Sistema de controle de processos utilizando sonda lambda

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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E
PROCESSOS INDUSTRIAIS
Fundamentos de Instrumentação para Controle de Processos
ARTIGO

SISTEMA DE CONTROLE DE PROCESSOS UTILIZANDO SONDA LAMBDA
Ederson Luis Posselt, Eloy Metz
edersonlp@yahoo.com.br, eloy@softersul.com.br
1. Introdução
Esta atividade teve como objetivo o aprofundamento no sensor lambda ou sensor de oxigênio. Este
equipamento élargamente utilizado na indústria automobilística, na instalação do sistema de exaustão,
bem como para a determinação da mistura de ar e combustível.
A necessidade de criação desta nova tecnologia como forma de reduzir a emissão de poluentes
estabelecida inicialmente pela Europa e EUA, fez com que fosse desenvolvido o sistema de injeção
eletrônica que substituiria o sistema a carburador. Com ainjeção eletrônica é possível determinar o nível
das misturas de ar e combustível, baseado na informação obtida do sensor lambda (CARBUREL, 2008).
A sonda lambda não influencia apenas na redução da emissão de poluentes no meio ambiente, ela
também garante uma maior potência do motor, economia de combustível e aumenta a vida útil do
catalisador (BOSCH, 2001).
A sonda lambda foi desenvolvida pelaempresa Bosch em 1976 e atualmente pode ser reconhecida
pelas seguintes siglas: EGO (sonda não aquecida), HEGO (sonda aquecida quando de 4 fios, onde o sinal
está ligado a carcaça da sonda), ISO HEGO (4 fios, sinal isolado da carcaça, resultando em menos ruído
na informação), HO2S ( Padrão OBD II, norma SAE J1930) e UEGO (Sensor universal de ar/
combustível) (ALFATEST, 2009). Na figura 1 épossível perceber o diferencial entre os tipos de sonda
lambdas EGO e HEGO.

Figura 1 - Ilustrações das sondas lambda EGO, HEGO com 3 e 4 fios

Nas próximas seções serão apresentados os tipos de sondas lambdas presentes no mercado, uma breve
explicação da aplicação da sonda lambda em um sistema de injeção eletrônica, formas de testar e validar
o efetivo funcionamento de uma sonda lambda,outras utilizações da sonda lambda além da automotiva e
por último as considerações sobre o trabalho.
2. Princípios de funcionamento
Através de um sinal elétrico a sonda lambda informa a unidade de comando sobre a quantidade de
oxigênio resultante da queima do combustível. O sinal recebido pela unidade de comando permite ao
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sistema realizar ajustes na mistura ar/ combustível de forma apotencializar o desempenho do veículo e
reduzir a emissão de gases poluentes (BOSCH, 2001).
Na Figura 2 é possível observar o gráfico da curva característica de uma sonda lambda, o fato mais
importante a ser observado nessa imagem é a seguinte relação: misturas pobres indicam maior
concentração de oxigênio presente na combustão e retorna a unidade de controle uma menor voltagem
para indicar essefenômeno, essa é a situação desejada. O contrário acontece com as misturas ricas, que
apresentam baixo nível de oxigênio presentes no resultado da combustão (LIMA, 2009).

Figura 2 - Curva característica da voltagem de uma sonda lambda

A Figura 3 exibe em minúcias os componentes de uma sonda lambda de zircônio. O princípio básico
de funcionamento é a diferença no teor de oxigênio dos doislados, o interno no sistema de exaustão e o
lado exposto ao ambiente. Observando a figura, fica explícito que apenas uma pequena parte da sonda
fica no sistema de exaustão do veículo, sendo a rosca o ponto de instalação da mesma. Nos próximos
tópicos serão analisados os tipos de sonda existentes e os seus funcionamentos.

Figura 3 - Estrutura da sonda lambda

Os sensores de oxigênio podemser divididos em dois grupos, conforme o elemento ativo: zircônio ou
titânio.
O sensor lambda de zircônio é o mais difundido atualmente. Utiliza-se de material cerâmico poroso
que, em altas temperaturas torna-se condutor. Esse fato permite a difusão do oxigênio do ar (BOSCH,
2001). Em temperaturas acima de 300 °C, o sistema gera uma tensão entre 0 e 1V dependendo da
concentração de oxigênio...
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