AFR Sensörü - Geniş Bant Oksijen Sensörü Nedir? Görevi Yapısı Özellikleri

Geniş bantlı lambda sondasına, AFR Sensörü denir. AFR: Air Fuel Ratio= Hava yakıt oranı demektir. Görevi, egzoz gazındaki oksijen miktarını algılayarak ECU'ye iletmektir. Egzozdaki oksijen oranından; hava-yakıt karışımı ve lambda değeri hesaplanır ve karışımın düzenlenmesi sağlanır. Eskiden kullanılan dar bantlı klasik oksijen sensörünün yerine, geniş bantlı oksijen (AFR) sensörü kullanılmaya başlanmıştır, kullanım amacı aynı olmasına rağmen, yapısı ve çalışma prensibi biraz farklıdır. Kullanıldığı yer genellikle katalitik konvertör önüdür.

Geniş Bantlı Lambda Sensörünün (AFR Sensörünün) Özellikleri:

*Çok daha hızlı ısınıp daha kısa sürede çalışmaya hazır hale gelir.

*Tepki süresi çok kısadır. Klasik oksijen sensörüne göre daha hızlı çalışır.

*Çok geniş lambda değeri aralığında ölçüm yapabilir. Lambda= 0,7 ile saf hava aralığında hassas ve hızlı şekilde ölçüm yapabilir. Klasik dar bantlı oksijen sensörü ise dar bir lambda değeri aralığında, Lambda=1 değerinin biraz üstü ve biraz altında doğru sinyal değerleri üretebilir, çok fakir veya çok zengin hava yakıt karışımıyla çalışam motorlarda, lambda değerinin tespit edilmesinde yetersiz kalır.

*Klasik dar bantlı oksijen sensörünün sinyali SIÇARAMALI bir VOLTAJ sinyalidir. Geniş bantlı oksijen (AFR) sensörünün sinyali neredeyse DOĞRUSAL (DÜZGÜN) bir AKIM ŞİDDETİDİR (AMPERDİR).

*Klasik oksijen sensöründen daha pahalıdır.

Bir arıza durumunda geniş bantlı lambda sensörü (AFR Sensörü) kablo ve soketiyle birlikte bir bütün halinde ve araçtaki sensörün aynısı olan yedek parçasıyla değiştirilmelidir. Geniş bantlı oksijen sensörlerinde (AFR sensörlerinde) 6 adet kablo ve sokette 6 adet pin ucu bulunur (Bosch). NTK makra sensörlerdeyse 5 pin bulunur. Klasik dar bantlı oksijen sensörlerindeyse 4 kablo 4 pin ucu vardır. AFR sensörlerinde, ölçüm hücresini besleyen bir iyon pompası (difüzyon hücresi) bulunur ve sensörün çalışması bu şekilde sağlanır. Sensörün sinyali, iyon pompasına gönderilen sinyalden elde edilir. Genellikle katalitik konvertörden önceki (birinci) sensör olarak kullanılır.

   

AFR sensörü (geniş bantlı oksijen sensörü)  genellikle yeni nesil direkt benzin enjeksiyonlu turbo motorlarda ve dizel motorlarda kullanılır. Geniş bantlı (wide band) oksijen sensörleri, çok geniş lambda değerlerine kadar okuma yapıp sinyal üretebilir. Yani çok fakir karşım oranlarında veya çok zengin karışım oranlarında bile yeterli hassasiyette sinyal üretebilirler. Bu sebeple katmanlı hava yakıt karışımıyla (FSI) çalışabilen benzinli motorlarda bu oksijen sensörü tercih edilir.

AFR sensörü, oksijen sensörüne göre çok daha geniş değer aralığında, daha hızlı ve net sinyal gönderir. AFR sensörünün çalışabilmesi için, sıcaklığının yaklaşık 650 o C derece sıcaklığa ulaşması gerekir. Klasik oksijen sensörü 400 o C derecede çalışıyordu.

 AFR sensörünün çıkış amperajı, egzoz gazındaki oksijen miktarına göre değişir.

Dizel Motorda Kullanımı

Benzinli motorlarda kullanıldığı gibi, dizel motorlarda da geniş bantlı lambda sondası (lambda sensörü) kullanılır. Motorun tüm devir bölgesinde lambda sinyalini algılar. Dizel motorda geniş bantlı lambda sensörünün sinyali, EGR sisteminin çalıştırılmasında (EGR oranının belirlenmesinde) ve emisyon değerleri düzeltilir. 

Dizel motorda AFR sensörü, hava kütle ölçerin (MAF sensörü) düzgün çalışıp çalışmadığının kontrol edilmesini de sağlar. ECU tarafından bir hesap formülüyle, afr sensöründen gelen oksijen miktarı bilgisi kullanılarak motora emilen havanın kütlesi hesaplanır; bu değer, hava kütle ölçerin (MAF sensörü) gönderdiği değerle kıyaslanır ve tutarlı olup olmadığına bakılır. Böylece tüm sistemlerde gerekli düzeltmeler uygulanabilir, örneğin; EGR, Enjeksiyon, Yakıt miktarı.

Geniş Bantlı Oksijen (Lambda-AFR) Sensörüne Neden Gerek Duyulmuştur?

Geleneksel iki noktalı (sıçramalı) lambda sensörleri, egzoz gazındaki oksijen miktarına göre (en fazla %1 oksijen olabilir) 0 ila 1000 milivolt (1000milivolt=1volt)  arasında bir gerilim üretirler (bir pil gibi voltaj üretiler). Lambda=1 (homojen karışım – ideal karışım-stokiyometrik oran) değeri, oksijen sensörünün yaklaşık 450-500 milivolt voltajına karşılık gelir. Bu voltaj ECU tarafından algılanıp bilgi olarak işlenir ve kullanılır. Karışım zenginleştikçe, oksijen sensörü voltajı artar; fakirleştikçe, oksijen sensörünün ürettiği voltaj değeri azalır.

Egzoz gazındaki oksijen miktarı, ECU tarafından lambda değerini hesaplanmasında kullanılır. Bu lambda sensörleri, klasik çok nokta enjeksiyonlu ve homojen karışımla (lambda=1 ve civar değerler) çalışan benzinli motorlar için yeterince farklı değerlerde voltajlar üretir, ve bu tip motorlarda iş görebilirler. Fakat daha geniş lambda değerleri (Lambda: 0,5 – 3) aralıklarında, ürettikleri voltaj sinyallerinin değer aralıkları azalmaktadır. Lambda değerleri çok değişse bile, oksjien sensörünün ürettiği voltaj değişimi bir birine çok yakın olmaktadır, bu ise ECU tarafından değişimin algılanamaması, parazit sebebiyle sinyalin yok olması riskini doğurmaktadır. Özetle, klasik lambda sensörü, fakir karışım değerlerini sağlıklı ölçemez.

Direkt enjeksiyonlu benzinli motorlar çok daha geniş lambda aralıklarında (zengin karışım, homojen (lambda=1) ve fakir karışım (lamda 1,5 – 1,9 - 3) modlarında çalışmaktadır, bu geniş lambda değerlerinde klasik oksijen sensörü işlevsiz kalır, bu durumda motor yönetiminde karışımın iyi ayarlanması sağlanamaz. İşte bu sebeplerle, çok daha geniş lambda değerlerinde çalışan motora uygun, çok daha geniş lambda değerlerine göre daha net (farklı) voltaj sinyalleri üreten geniş bantlı oksijen sensörleri kullanılmaya başlanmıştır. Geniş bantlı lambda sondası, katalitik konvertör öncesinde bulunandır. Sensör değişiminde kablo ve soketleri de beraber değiştirilmelidir.

Katalitik konvertör çıkışında bulunan ikinci lambda sondası ise, yine eski tip iki noktalı (sıçramalı) lambda sensörüdür bu sensör katalitik konvertörün çalışmasını (etkinliğini) denetler. Egzoz gazları katalitik konvertörde temizlendiği için, çıkışındaki gazların lambda değerleri çok dar bir aralıkta olmaktadır. Motorun çalışmasına direkt etki etmez. (Bkz: AFR Sensörü Çalışma Prensibi)  (Bkz: Dar bantlı klasik oksijen sensörü)
Bölüm 1 - 2