La sonde lambda large bande diesel

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Description détaillée

La sonde à oxygène à large bande (ou proportionnelle) est une version améliorée de la sonde à oxygène dite « à saut de tension ».
Grâce à la sonde à oxygène à large bande, le calculateur est capable de connaître en permanence la quantité d'oxygène présente dans les gaz d'échappement même dans le cas d'un un mélange pauvre (fonctionnement du moteur diesel). Cela explique l'apparition de cette sonde sur certains véhicules diesel EURO 4 (01/01/05).

Avec une sonde à oxygène « classique » (à saut de tension), le calculateur mesure la quantité d'oxygène contenue dans les gaz d'échappement uniquement sur une plage de fonctionnement assez faible (0.97 à 1.03)<lambda<1.03).>> </lambda<1.03).>></lambda<1.03).>></lambda<1.03).>>
Il existe d'autres besoins :
-lambda<1 = mélange riche en carburant, pour la recherche de puissance (en sport auto par exemple)
-lambda>1 = mélange pauvre en carburant, pour certaines injections directes essence, ou, et c'est ce qui nous intéresse ici, en diesel.
La sonde à oxygène proportionnelle est une sonde « classique » (à saut de tension) à laquelle on vient ajouter une cellule de pompage.
Attention, cette cellule de pompage est chimique et non pas mécanique.

La sonde à oxygène large bande est reconnaissable par sa connectique 5 ou 6 fils.


Schéma de principe

La cellule de pompage est alimentée par le calculateur permettant d'extraire ou d'admettre de l'oxygène au niveau de la cellule de mesure. Le but étant de maintenir la cellule de mesure à 450 mV en permanence.
L'intensité Ip dans la pompe est directement proportionnelle à la richesse.

Structure et fonctionnement
Il s'agit d'une sonde plate et allongée en céramique à base de dioxyde de zirconium (Zr02)

 

La cellule de pompage possède deux électrodes alimentées par le calculateur. Ces électrodes sont en contact avec les gaz d'échappement et les gaz de la chambre de mesure.
Le calculateur contrôle la chauffe de la sonde (environ 800°C) et a pour consigne de maintenir 450mV en permanence aux bornes de la cellule de Nernst.
Le dioxyde de Zirconium est bon conducteur d'ions oxygène. La polarisation des électrodes (par le courant du calculateur) va créer une circulation d'ions O2- à travers l'électrolyte solide (ZrO2). Le sens de parcours des ions O2- dépend de cette polarisation : on appauvrit ou enrichit en oxygène la chambre de mesure. Ainsi la cellule de Nernst affiche toujours 450mV.
Cette réaction est correcte à partir de 600°C.

Phase de fonctionnement riche :

 

VM (masse virtuelle) est en fait portée à 2,5V mais si on mesure tout par rapport à ce point, on peut faire comme si c'était bien un « 0V ».

Si UNernst > UPompage soit UN > 450mV : le mélange tend à être riche.
En sortie de l'ampli op (appelé pump current control), un potentiel 0V apparaît et un courant se créé.
Ce courant (positif fléché IA) polarise les électrodes de façon à faire entrer les ions oxygène dans la chambre de mesure.

Phase de fonctionnement pauvre :

 

VM est en fait portée à 2,5V mais si on mesure tout par rapport à ce point, on peut faire comme si c'était bien un « 0V ».
Si UNernst < UPompage soit UN < 450mV : le mélange tend à être pauvre.
En sortie de l'ampli op (appelé pump current control), un potentiel 5V apparaît et un courant se créé.
Ce courant (négatif fléché IA) polarise les électrodes de façon à faire sortir les ions oxygène dans la chambre de mesure.
Comme un aimant, le négatif (courant) repousse le négatif (ions O2-).


En après-vente, pour le diagnostic de la sonde, il faut simplement s'assurer que U Nernst soit égale à 450 mV en permanence (quelque soit la teneur en O2 des gaz d'échappement).
Pour approfondit la mesure de IP, délicate à relever, vous pouvez soit avoir un ampèremètre très précis, soit monter une résistance de 1 ohm dans la ligne IP et mesurer en voltmètre l'image du courant aux bornes de la résistance.


Le plus réalisable est une visualisation en tension de UP, soit en mesure paramètres à l'outil de diagnostic, soit à l'aide d'un multimètre. Attention, il y a un coefficient entre la mesure à l'outil de diagnostic et la mesure au multimètre, cela est dû au traitement calculateur.

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Méthodes et pratiques

• Interprétation des paramètres liées à la sonde avec l'outil de diagnostic.

Il est parfois nécessaire d'utiliser la fonction SCAN-TOOl (EOBD) de l'outil de diagnostic. Pouvoir visualiser les paramètres liées à la sonde lambda large bande

• Contrôle de la sonde au voltmètre.

Le contrôle de la sonde au voltmètre doit d'effectuer au borne de celle-ci. Il ne pas utiliser la masse du véhicule vous n'obtiendrai pas les 450 mV puisque la mesure se fait entre deux potentiel différents de zéro.
Pour le contrôle du chauffage de la sonde un oscilloscope est nécessaire car son alimentation électrique se fait par RCO.

• Dépose repose de la sonde.

Il est conseillé de démonter la sonde lambda avec la douille spécifique pour ne pas abimé l'empreinte de celle ci. Lors du remontage affin de ne pas abimer le filet la serrer au couple préconisé.

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Impact sur les compétences en atelier

• Connaitre le fonctionnement des systèmes common rail.
• Connaitre le fonctionnement des systèmes de dépollution diesel.
• Savoir utiliser un outil de diagnostic.
• Savoir utiliser un multimètre.
• Savoir utiliser un oscilloscope.
• Savoir utiliser un analyseur 5 gaz.
• Savoir appliquer une méthode de diagnostic.
• Savoir appliquer une méthode de dépose repose.

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Exemple d’outillage approprié

• Analyseur 5 gaz.
• Outil de diagnostic.
• Multimètre.
• Oscilloscope.
• Douille de démontage pour sonde lambda.