La sonde à oxygène à large bande

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Description détaillée

Le rôle d'une sonde à oxygène amont :

 

Le catalyseur 3 voies équipant le moteur essence atteint son efficacité maximale lorsque le moteur fonctionne avec un Lambda proche de 1 (dosage = 1/15).

 

 

 

 

 

 

La sonde à oxygène amont (placer avant le catalyseur) permet au calculateur de mesurer la teneur en oxygène des gaz d'échappement afin d'ajuster le dosage air/essence admis par le moteur.

 

Lorsque le moteur essence est chaud, qu'il fonctionne à régime stabilisé et qu'il n'est pas en pleine charge, on dit que le système fonctionne en "boucle fermée". Dans ces conditions le calculateur ajustera, grâce à l'information de la sonde à oxygène, le Lambda au plus près de "1".

 

Présentation de la sonde à oxygène à large bande :

 

 

 

Ses différents noms :

 

• Sonde à large bande,
• Sonde universelle L.S.U. (Lambda Sensor Universal),
• Sonde proportionnelle,
• Sonde bi-cellule.

 

Ses caractéristiques :

La sonde à oxygène à large bande universelle est facilement identifiable par sa connectique à 5 ou 6 fils.
 

La sonde à oxygène "classique" ou "à saut de tension" est conçue pour mesurer la quantité d'oxygène contenue dans les gaz d'échappement sur une plage de fonctionnement très étroite, proche de Lambda = 1. En dehors de cette plage la sonde à oxygène "classique" est saturée (mélange trop riche ou trop pauvre).
La sonde à large bande universelle est une version améliorée de la sonde à oxygène "classique". Elle est conçue pour mesurer la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement sur une plage de fonctionnement beaucoup plus large (de Lambda = 0,7 à Lambda = 3). Le calculateur pourra interpréter le signal de cette sonde en permanence même pendant les phases de fonctionnement en "boucle ouverte".
 

 

Son fonctionnement :

La sonde à oxygène universelle est composée de 3 éléments :
 

• Le système de chauffage,
• La cellule de référence,
• La cellule de pompage.

 

 

 

 

La sonde à oxygène proportionnelle est une sonde à saut de tension à laquelle on vient ajouter une cellule de pompage dont le rôle est d'apporter ou retirer de l'oxygène dans la chambre de mesure.

 

• Le calculateur pilote la cellule de pompage de façon à ce qu'il y ait toujours la même quantité d'oxygène dans la cellule de mesure.
• La cellule de référence délivre toujours la même tension : 450 mV.
• L'intensité nécessaire au pompage est représentative de la quantité d'oxygène contenue dans les gaz d'échappement, donc du dosage.
• Pour connaitre le rapport d'air Lambda, le calculateur interprète le courant de pompage.

 

Fonctionnement à Lambda =1 :

 

• À Lambda = 1, le moteur produit une petite quantité d'oxygène, qui pénètre dans la cellule de mesure par l'intermédiaire du canal de diffusion. La tension de la cellule de référence à Lambda = 1 est de 450 mV.
   
• Le calculateur ayant pour consigne de mesurer 450 mV sur la cellule de référence, il ajuste le courant de pompage pour augmenter ou diminuer la quantité d'oxygène dans la cellule de mesure.
• Dans notre exemple, le calculateur n'a pas besoin d'intervenir dans la régulation de la sonde. Pour effectuer la lecture du dosage, il interprète la valeur et le sens du courant de pompage.

 

• Exemple : Ip = 0,000 mA, Lambda = 1,003

 

Fonctionnement à Lambda > 1 (mélange pauvre) :

Si le mélange s'appauvrit, la quantité d'oxygène augmente dans les gaz d'échappement.
 

• La quantité d'oxygène dans la cellule de mesure augmente.
• La tension de la cellule de référence diminue (U < 450 mV).

Le calculateur modifie l'intensité de pompage pour évacuer la quantité nécessaire d'oxygène jusqu'à obtenir 450 mV sur la cellule de référence. Pour effectuer la lecture du dosage, il interprète la valeur et le sens du courant de pompage.
Exemple : Ip = 1,150 mA, Lambda = 1,990 
 

Fonctionnement à Lambda < 1 (mélange riche) :

Si le mélange s'enrichit, la quantité d'oxygène diminue dans les gaz d'échappement.
 

• La quantité d'oxygène dans la cellule de mesure diminue.
• La tension de la cellule de référence augmente (U > 450 mV).

Le calculateur modifie l'intensité de pompage pour apporter la quantité nécessaire d'oxygène jusqu'à obtenir 450 mV sur la cellule de référence. Pour effectuer la lecture du dosage, il interprète la valeur et le sens du courant de pompage.
Exemple : Ip = -0,800 mA, Lambda = 0,822
 

Les spécificités de la sonde universelle :

Pour fonctionner, la sonde doit atteindre une température de 600°C minimum. Le système de chauffage est donc alimenté (alimentation de type R.C.O) du démarrage à l'arrêt du moteur.
La valeur du courant de pompage est convertie (en interne calculateur) en tension (Ua) correspondant au dosage. Dans certain cas le rapport Lambda n'est pas disponible à l'outil de diagnostic (coté constructeur), le technicien devra alors :
 

• Soit lire la valeur Lambda coté E.O.B.D. (SanTool).
• Soit interpréter la tension (Ua).

Ci-dessous les caractéristiques d'une sonde à oxygène Bosch LSU 4.9 :
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Méthodes et pratiques

Lors de toute intervention sur la sonde à oxygène, les règles d'hygiène et de sécurité énoncées par le constructeur doivent être respectées. Il faudra veille

• A porter les E.P.I.,
• A intervenir moteur froid.

Le remplacement d'une sonde à oxygène à large bande se fera suite à une recherche de panne.

La recherche de panne :

La sonde à oxygène à large bande n'a pas de périodicité de remplacement. Avant de la remplacer, il faudra procéder à un diagnostic complet du système de gestion moteur et notamment de la boucle de régulation de richesse. Voici la liste des opérations qui pourront être mis en œuvre pour rechercher l'origine de la panne :

• Lecture des défauts et mesure des paramètres dans le calculateur de gestion moteur à l'aide d'une valise de diagnostic.
• Analyse des gaz d'échappement.
• Interprétation de la tension de sonde (Ua) communiquée par le calculateur.
• Interprétation de l'analyse de gaz, comparaison de la valeur Lambda lue sur l'analyseur de gaz avec la valeur Lambda lue à l'outil de diagnostic.
• Contrôle du signal de la cellule de mesure (fixe à 450mv).
• Contrôle des faisceaux de la cellule de mesure et de la cellule de pompage à l'aide d'un multimètre.
• Contrôle du système de chauffage de la sonde (contrôle des alimentations à l'oscilloscope, contrôle de la résistance et du faisceau au multimètre).

Plusieurs anomalies peuvent provoquer une destruction prématurée de la sonde :

• Ratés de combustion (problème d'allumage ou d'étanchéité cylindre).
• Présence d'huile moteur ou de liquide de refroidissement dans la ligne d'échappement (consommation d'huile, joint de culasse H.S, casse turbo...).
• Excès de carburant.
• Additif au carburant.
• Erreur de carburant.
• Modification sur la gestion moteur (reprogrammation).

Le remplacement des éléments :

L'opération consiste à déposer la pièce hors service et à reposer une sonde neuve.
Pour le desserrage et le serrage de la sonde utiliser une douille adaptée.
Lors de la repose de la sonde, ne pas graisser les filetages, reposer les protections thermiques (les remplacer si nécessaire), positionner et fixer le faisceau électrique à son emplacement d'origine.
Suite au remplacement effectuer si nécessaire une mise à zéro des autoadaptatifs à l'aide d'un outils de diagnostic.

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Impact sur les compétences en atelier

• Connaitre le fonctionnement des systèmes de gestion moteur essence.
• Connaitre le fonctionnement de la boucle de régulation de richesse.
• Connaitre le fonctionnement d'une sonde à oxygène à large bande universelle.
• Savoir appliquer une méthode de diagnostic.
• Savoir utiliser un outil de diagnostic dans ses fonctions : lecture des paramètres, lecture et effacement des défauts, test des actionneurs...
• Savoir utiliser la fonction ScanTool d'un outil de diagnostic.
• Savoir utiliser un multimètre.
• Savoir utiliser un oscilloscope.
• Savoir utiliser un analyseur de gaz.
• Savoir interpréter une analyse de gaz.

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Exemple d’outillage approprié

• Outil de diagnostic,
• Multimètre,
• Oscilloscope,
• Analyseur de gaz,
• Douille spécifique pour sonde à oxygène.

Ci-dessous un exemple de douille pour sonde à oxygène :