Lambda closed-loop 제어장치
Lambda 센서로도 알려져 있는 산소 프로브는 자동차 배기가스에 포함되어 있는 산소를 측정합니다. 공기-연료 비율 또는 Lambda 숫자(λ)는 화학적 공기-연료 비율과 관련되어 있으므로, 이는 연소실에 있는 공기와 연료의 비율을 판단합니다. λ=1인 경우, 이상적으로 균형이 잡힌 연소 조건은 산소의 부족 또는 과다로 이어지지 않습니다. λ < 1의 판독은 공기의 부족 (농후 혼합)을 가리키는 반면, λ > 1은 공기의 초과 (희박 혼합)을 가리킵니다. 고전적인 Lambda closed-loop 제어장치는 스파크 점화 엔진에 연소를 위한 화학량적 공기-연료 혼합을 제공합니다. 프로세스는 3방향 촉매변환장치에 의한 최적의 처리에 적합한 비율로 배기가스를 농축합니다. 직접 분사장치가 있는 디젤 엔진 또는 가솔린 엔진은, 증가하는 연소 온도와 함께 가파르게 증가하는 연소의 산화질소 (NOx) 농도와 함께, 넓은 하중 범위에 걸쳐 희박 연소로 작동됩니다. 배기가스의 재순환은, 방출된 배기가스의 NOx 비율과 함께, 연소 온도를 낮추는 수단입니다. 배기가스에 있는 잔류 NOx는 농후 연소 단계 동안 질소로 줄어들 때까지 NOx 저장 촉매변환장치에 남아 있을 수 있습니다. Lambda 숫자는 배기가스 재순환 및 배기가스 촉매세정 모두를 위한 세트포인트 제어 값을 나타냅니다. 디젤엔진에서는, Lambda 숫자가 최대 부하에서의 스모그 한계치를 설정하기 위한 기본 값으로 사용될 수 있습니다.
Lambda 산소 센서
Lambda 산소 센서의 기능적 원리는 고온에서 산화지르코늄의 산소이온 전도성에 근거합니다. 분리된 수준(discrete-level) (또는 2개의 안정상태인) 센서는 측정 전지(Nernst cell)의 전도성 전압을 측정하며, 좁은 범위의 화학량적 지점 내에서, 산소 농도에서의 변화에 매우 민감한 반응을 나타냅니다. 전통적인 Lambda 제어장치는 분리된 수준의 센서를 촉매변환장치의 상향 또는 하향 중 하나에 위치시키며, 각각 주도 및 제어 탐침으로 기능합니다. 제어용 탐침의 목적은, 차량 내 진단장치의 일부분으로서 촉매변환장치를 모니터 할뿐만 아니라, 제어장치의 최적화를 돕는 것입니다. 광대역 지르코늄 센서의 경우, Nernst 전지 내부에 있는 테스트 가스의 산소농도는 λ=1로 설정됩니다. 이는, 예를 들어, 분사 및 배출과 같이, 테스트 가스 안으로 또는 이 가스로부터 산소 이온의 펌프작용에 의해 완성됩니다. 펌프작용 전류의 크기 및 방향은 비-화학량적 연소가 존재하는 경우에도 Lambda 값의 정확한 정의를 원활하게 해줍니다. 주 센서로 설치되는 경우, 광대역 지르코늄 Lambda 센서는 농후, 희박 혼합 범위 모두에서의 산소 제어를 제공합니다. 안정적인 측정 특성으로 인해서, 이 센서들은 고전적인 Lambda 제어 과정의 역학관계를 향상시킵니다.
보쉬의 LSU 광대역 센서는 약 600 °C (1112 °F)의 온도에서 신뢰성 있게 작동합니다. 이들은 930 °C (1706 °F)까지의 배기가스 온도와 1030 °C (1886 °F)까지의 단기간 고점에서 영구적인 수명을 유지하도록 설계되어 있습니다. 센서가 내부 히터를 포함하고 있으므로, 이들은 차가운 배기가스의 흐름에서도 작동되며, 엔진 냉간 시동 후 몇 초 이내에 기능을 발휘합니다. 히터의 효과는 센서 신호에 대한 배기가스 온도의 영향을 최소화시킵니다.