Sonda lambda

Rezumat:

În ultimul timp, problema poluării mediului înconjurător din cauza numărului mare de autovehicule care au ,,împânzit’’ marile orașe și nu numai a devenit foarte importantă, oamenii de știință căutând în permanență noi metode pentru a ajuta la depoluare și implicit la realizarea unui mod de viață mai sănătos și fără riscuri pentru oameni, plante și animale. Una din soluțiile găsite pentru reducerea emisiilor de gaze toxice în atmosferă a fost folosirea sondei Lambda,cunoscută și sub numele de senzor de oxigen ca parte componentă a unui mecanism cu buclă închisă la autovehiculele cu motoare pe benzină. Semnalul este utilizat de unitatea electronică de control pentru a regla amestecul aer-combustibil la nivelul optim pentru o eficienţă şi o durată de viaţă maxime ale catalizatorului. În cazul motoarelor pe benzină, convertorul catalitic (sau catalizatorul) reprezintă sistemul principal de reducere a emisiilor poluante prin modificarea conținutului de substanțe chimice din gazele de evacuare prin transformarea elementelor poluante (HC, CO și NOx) în substanțe sigure, neutre. Transformările chimice din catalizator se realizează cu ajutorul unor metale nobile cum ar fi platina, paladiu sau rodiu. Principiul de funcționare al sondei Lambda are la bază fenomenul de difuzie al ionilor de oxigen printr-un strat de dioxid de zirconiu. Dioxidul de zirconiu este dopat cu cationi bivalenți sau trivalenți cu scopul introducerii de vacanțe în structura acestuia fapt ce duce la o difuzie mai rapidă a ionilor de oxigen.

Abstract:

Lately, the problem of environmental pollution due to the large number of cars that have studded'' the big cities and other places, became important, scientists continually seeking for new ways to help depollution and thus to achieve healthier lifestyles and safer for people, plants and animals. One of the solutions that was implemented to reduce emissions of toxic gases from the atmosphere has been the usage of Lambda probe or oxygen sensor, on vehicles with internal combustion engines which has the purpose to measure the amount of oxygen from the exhaust gases and send a signal to the engine control unit. This signal is used to precisely adjust the air-fuel mixture for the optimum level of the efficiency and maximum lifetime of the catalyst. For gasoline internal combustion engines, catalytic converter (or catalyst) is the main system in order to reduce the emissions of pollutants by transforming them (HC, CO and NOx) in safer, neutral substances and helps to a significant decrease of the fuel consumption. Chemical transformations in the catalyst are using noble metals such as platinum, palladium or rhodium. The principle of the lambda probe is based on the phenomenon of diffusion of oxygen ions through the zirconia layer. The zirconium dioxide is doped with divalent or trivalent cations in order to introduce vacancies in its structure and this fact leads to a more rapid diffusion of oxygen ions.

Cuvinte cheie:

Sonda Lambda, covertor catalitic, reducere poluanți gazoși, difuzie, ioni de oxigen.

Key words:

Lambda sonde, catalytic convertor, reduction of gaseous pollutants, diffusion, oxygen ions.

1. Fundamentare teoretică

Deoarece condiţiile arderii totale nu sunt niciodată întrunite simultan, arderea amestecului de carburant în motoarele cu ardere internă este incompletă sau imperfectă. Prin urmare gazele de eşapament au în componenţă o serie de substanţe poluante cum ar fi: CO, HxCy , NOx etc.

Pentru a satisface standardele în continuă creştere, privind controlul şi micşorarea emisiilor poluante, a fost necesară adoptarea unor sisteme de control în buclă închisă care neutralizează aceste emisii. Neutralizarea se face cu ajutorul reactorilor catalitici şi constă într-o serie de reacţii chimice la care sunt supuse gazele de evacuare, care depind de substanţele active cu care sunt căptuşite canalele reactorului, de temperatură şi de conţinutul de oxigen al gazelor de evacuare. Pentru determinarea conţinutului de oxigen din gazele de eşapament se utilizează senzorii de oxigen.

Sonda lambda este o celulă electrochimică de concentraţie cu electrolit solid şi electrozi de gaz difuzivi. Senzorul de oxigen este elementul care permite identificarea calității ames¬tecului și care furnizează semnalul de corecție al debitului de combustibil în circuitul închis de reglaj. În figura 1 este prezentată o secțiune lon¬gitudinală prin acest dispozitiv. Se pot identifica urmatoarele parți compo¬nente: electrodul pozitiv 10; electrodul negativ 2; corpul din material cera¬mic 3; carcasa cu fante 4 pentru permiterea accesului gazelor arse la electrodul ne¬gativ; niplu de fixare a sondei în circuitul de evacuare a gazelor arse 5; bucșa de contact 6; arc de contact 8; orificii pentru penetrarea aerului ambiant la polul pozitiv; colector de evacuare și papuc de contact .

1. L.M. Constantinescu, N. Voicu, Modelarea proceselor electrochimice la un senzor potențiometric de oxigen, pag. 1

2. R. RAMAMOORTHY, P. K. DUTTA, S. A. AKBAR, “Oxygen sensors: Materials,methods, designsand applications”

3. CARMEN-EVA DAN, FLORIAN DAN,” COMBUSTIBILI,

POLUARE, MEDIU” EDITURA DACIA-consultată pe site-ul http://www.trafficdan.ro/Carte/Inf/Dan%20Florian%20full%20book.htm

UNIVERSITATEA DIN PITEŞTI

FACULTATEA DE ŞTIINŢE

DEPARTAMENTUL DE INGINERIA MEDIULUI şi ŞTIINŢE INGINEREŞTI APLICATE