Što je to lambda sonda i kako prepoznati simptome kvara lambda sonde?

Lambda sonda svojim izgledom najčešće podsjeća na svjećicu s kablom. Riječ je o dijelu koji radi u vrlo zahtjevnim uvjetima, te je neprestano izložen iznimno vrućem strujanju ispušnih plinova (nerijetko i do 600˚C tijekom dinamične vožnje), a sama sonda je izložena neprestanim vibracijama, vlazi i visokoj temperaturi. Iz tog razloga nas ne treba iznenaditi činjenica da se lambda sonda može pokvariti. Razlozi kvara su razni, ponekad su to trošenje ili mehaničko oštećenje, a ponekad onečišćenje izazvano problemima s motorom.

Čemu služi lambda sonda i otkada se ugrađuje u automobile?

Zašto se u automobilima primjenjuje lambda sonda?

Razlog tome je da se na najbolji način iskoristi katalizator u ispušnom sustavu. Što bolje katalizator radi, to manje štetnih spojeva emitira ispušni sustav.

U katalizatoru se odvijaju katalitičke reakcije. Najvažnija od njih je smanjenje dušikovih (II) oksida, smanjenje ugljikovog (II) oksida i smanjenje količine ugljikovodika. Katalitičke reakcije u određenim uvjetima se odvijaju brže, dok se u drugima odvijaju sporije.

Produktivnost katalizatora, odnosno sposobnost izvršavanja katalitičkih reakcija, određuje se korištenjem mjere koja se naziva stupanj pretvorbe katalizatora.
A sada ono najvažnije. Kod starijih automobila, kod kojih se lambda sonda nije ugrađivala, stupanj pretvorbe katalizatora je iznosio maksimalno 60%. Danas u automobilima s lambda sondom, stupanj pretvorbe katalizatora iznosi do 95%. Jasno je stoga zašto se lambda sonda koristi.

Zašto je odabran naziv „lambda sonda“?
Lambda je koeficijent omjera goriva na količinu usisanog zraka.

Koja je uloga lambda sonde?
Sastav smjese goriva odabran je pomoću računala koji upravlja radom motora, te sukladno trenutnim uvjetima rada automobila – brzini, temperaturi motora (temperatura rashladnog sredstva) i mnogim drugim čimbenicima.

Da bi se pravilno odabrala smjesa goriva i zraka, računalo za upravljanje radom motora preuzima informacije iz brojnih senzora, kao što su:

• senzor temperature rashladnog sredstva
• senzor brzine okretaja motora
• senzor brzine
• senzor položaja leptira gasa (u benzinskim motorima)
• mjerač protoka zraka
• ...i lambda sonde

Lambda sonda (prva i najvažnija) ugrađena je odmah iza ispušne grane, praktički ispred katalizatora.

Lambda sonda računalu za upravljanje radom motora prenosi informacije o postotku kisika u ispušnim plinovima. Određeni napon električne struje odgovara odgovarajućem postotku kisika u ispušnim plinovima, koji struji od sonde do računala za upravljanje radom motora.

Npr.: Što je veći sadržaj kisika u ispušnim plinovima (npr. 4 – 5 %), to je manji napon struje, a što je manji sadržaj kisika u ispušnim plinovima (do 0,5 %), to je veći napon.

Kako onda računalo za upravljanje radom motora očitava signale iz lambda sonde?

• Ako je prosječna količina kisika u ispušnim plinovima prikladna, sonda šalje signal Lambda = 1, računalo za upravljanje radom motora ne provodi nikakve promjene u sastavu smjese
• Prosječna količina kisika u ispušnim plinovima je visoka (npr. 4 – 5 %). Napon struje poslane u računalo za upravljanje radom motora opada. Računalo na temelju signala očitava, da je smjesa goriva i zraka vrlo siromašna. Rezultat toga je povećanje vremena ubrizgavanja goriva.
• Prosječna količina kisika u ispušnim plinovima je niska (do 0,5 %). Povećava se napon struje koja se šalje u računalo. Računalo na temelju signala očitava, da je smjesa vrlo bogata. Rezultat toga je smanjenje vremena ubrizgavanja goriva.

Promjene sastava smjese dovode do toga da se u katalizatoru odvijaju neprestani procesi redukcije i oksidacije, koji uključuju kisik, koji su vrlo korisni za njegov rad:

• Smanjenje dušikovih (II) oksida
• Oksidiranje ugljikovih (II) oksida (na ugljikove (IV) okside) i ugljikovodika (na ugljikove (IV) okside i pare)

Rezultat toga je smanjenje količine štetnih spojeva u ispušnim plinovima i automobil ispušta manje otrovnih supstanci.

U starijim automobilima lambda sonda je počela s radom u trenutku, kada je temperatura ispušnih plinova dosegnula 300˚C (to je povezano sa strukturom sonde). Takvu vrijednost teško je doseći, ako se auto kreće malom brzinom i na kraćim dionicama (uglavnom u gradskoj vožnji). Iz tog je razloga u suvremene dizajne uvedena lambda sonda s ugrađenim električnim grijalicama. To omogućuje početak rada sonde, već 30 sekundi nakon pokretanja motora.

Ranije smo govorili o sondi ugrađenoj iza katalizatora, i rekli smo da je to prva i najvažnija sonda, što znači da ih ima više! Zbog efikasnosti lambda sonde, u većini se novijih automobila (koji ispunjavaju norme ispušnih plinova Euro 3 i novije) također primjenjuje druga lambda sonda. U najnovijim autima može ih biti i više.

Zašto se ugrađuje sljedeća lambda sonda?
Druga sonda je ugrađena iza katalizatora. Njezina je zadaća kontrola rada katalizatora. Osim toga ona ima utjecaj na određivanje i memoriranje regulacijske veličine u memoriji računala za upravljanje radom motora.

Druga lambda sonda također otkriva oštećenja katalizatora i signalizira ih paljenjem „check engine“ lampice (npr. greška PO302 – niska produktivnost katalizatora).

Otkada se primjenjuju lambda sonde?
One nisu najnovije rješenje. Sonde postoje već više od 40 godina. Prvi automobil koji je imao ugrađenu lambdu sondu bio je „kockasti“ Volvo 240, namijenjen za američko tržište, proizveden 1974. godine.

Kako je rasla popularnost lambda sonde?
O tome najbolje svjedoči količina proizvodnje jednog od najvećih proizvođača tih komponenti. U razdoblju od 1976. – 2008. proizveo je 500 milijuna komada, a u periodu od 2008. – 2016. čak milijardu komada.

Prve lambda sonde, primijenjene 70-tih godina, dvostupanjske, proizvedene pomoću cirkonijevog dioksida, radile su tek nakon njihova zagrijavanja ispušnim plinovima pri temperaturi od 300˚C. Na njih je bio spojen jedan električni kabel (plus), a ulogu minusa je vršio sam ispušni sustav. Sonde su bile nestabilne, pregrijavale su se, radile su tek nekoliko minuta nakon pokretanja motora i prije svega, nisu bile dugotrajne.

Koje vrste lambda sondi se danas koriste?

Lambda sonda s promjenjivim naponom

Sonda je zatvorena u zaštitnoj keramičkoj čahuri, osim nje koristi se i vanjska zaštitna čahura. Sonde s promjenjivim naponom sadrže ugrađeni grijači dio, zahvaljujući kojem mogu početi s radom već 20 -30 sekundi po pokretanju motora. Vanjska površina sonde stvara negativan, a unutarnja pozitivan pol. Unutarnja površina spojena je s električnim pokretanjem i s atmosferskim zrakom pomoću odgovarajućeg kanala. Za spajanje se koriste premazi od platine. U strujanje ispušnih plinova uronjen je elektroprovodljivi keramički premaz. Pri temperaturi višoj od 300˚C on postaje propustan za ione kisika. Razlika između količine iona kisika u komori zraka i količine iona kisika u komori s ispušnim plinovima izaziva razliku potencijala.

Lambda sonda s promjenjivim otporom

Sonda takvog tipa također je zatvorena u zaštitnom metalnom tijelu. Srce sonde je keramičko tijelo, izrađeno od titanijevog dioksida s premazom od platine. Titanij s platinom tvori elektrodu sonde. Rad sonde se temelji na promjenama električne provodljivosti tijela. Titanijev dioksid karakterizira se većom provodljivošću struje, kada u ispušnim plinovima ima više kisika i manjom, kada u ispušnim plinovima ima manje kisika.

Širokopojasna lambda sonda

Širokopojasna lambda sonda je najbolja i ima najsloženiju strukturu. Također je grijana, kako bi mogla čim prije, neposredno nakon pokretanja motora, početi s radom. Sastoji se od dvije sonde s promjenjivim naponom, izrađene od cirkonijeva dioksida. Jedna sonda vrši ulogu stanice za mjerenje, dok druga vrši ulogu stanice za pumpanje (pri odgovarajućoj temperaturi, nastaje strujanje iona kisika, koje se može usmjeravati pomoću odgovarajuće polarizacije – plus/minus). Između stanica se nalazi difuzijski otvor debljine do 50 mikrometara. Do difuzijskog otvora ispušni plinovi dolaze putem kanala. S druge strane, u stanici za mjerenje nalazi se drugi kanal, u koji ulazi čisti zrak iz okoliša.

Stanica za mjerenje radi kao tipična sonda s promjenjivim naponom, koja pokazuje količinu kisika u ispušnim plinovima. Struja koja pokreće stanicu za pumpanje je proporcionalna količini kisika u ispušnim plinovima, izmjerenoj pomoću stanice za mjerenje. Struja pumpanja je mjera pomoću koje računalo za upravljanje radom motora, odabire odgovarajući sastav smjese goriva i zraka (koristeći indikacije pohranjene u mapi memorije).

Starije vrste sondi su obavještavale računalo za upravljanje radom motora samo o tome je li smjesa suviše bogata ili siromašna. Najnovije širokopojasne sonde omogućuju neprestano informiranje računala o stvarnom sastavu ispušnih plinova, čime računalo može brže i točnije regulirati količinu ubrizganog goriva. To se ne odnosi samo na emisije ispušnih plinova, već i na potrošnju goriva. Takva vrsta sondi se koristi u benzinskim i dizelskim motorima.

Kako održavati lambda sondu?

Lambda sonda je složen i skup uređaj. Kada znamo koji materijali se koriste za proizvodnju sonde, ne treba nas čuditi njena visoka cijena.

Sonde zahtijevaju redovne kontrole. Mnogi proizvođači automobila preporučuje provjeru stanja sonde (i ostalih elemenata ispušnog sustava) svakih 30 tisuća prijeđenih kilometara. Na stranici Motointegrator.com možeš brzo i jednostavno ugovoriti termin posjete u odabranom autoservisu.

Zašto je potrebno izvršiti redovnu kontrolu? Razlog nije sama sonda, već činjenica da naslage na sondi ukazuju na razne moguće kvarove i probleme motora.

Kvarovi lambda sondi

Nažalost, sonde se troše i podložne su kvarenju. U teoriji, sonda bi trebala izdržati do 150 000 prijeđenih kilometara. U optimalnim uvjetima, kvalitetne sonde mogu izdržati znatno više.

Koji su tipični simptomi kvara lambda sonde?

• ozbiljan porast potrošnje goriva – u prosjeku do 50 %
• spontane promjene brzine okretaja motora
• crni dim iz ispušne cijevi
• povećana količina ugljikovog (II) oksida i ugljikovodika u ispušnim plinovima
• smanjena snaga motora
• paljenje lampice „check engine“ (u slučaju sondi od titana i širokopojasnih sondi, spojenih na EOBD sustav)

Koje metode mehaničari primjenjuju prilikom provjere tehničkog stanja lambda sonde?

• Provjera senzora u smislu mehaničkih oštećenja
• Provjera utičnice i njenih spojeva
• Provjera kablova koji spajaju sondu s upravljačem
• Provjera stanja same sonde, pomoću posebnih uređaja – provjera uređaja za grijanje sonde, provjera promjena napona koje sonda generira pomoću osciloskopa i/ili diodnog testera lambda sonde, provjera stanja pomoću dijagnostičkog računala i EOBD sustava (U slučaju sondi od titana i širokopojasnih sondi).

S kakvim kvarovima lambda sonde se možete susresti i koji je njihov uzrok?

• Unutarnji kratki spoj u sondi – sonda je izložena eksploatacijskom trošenju
• Unutarnji kratki spoj – razlog može biti oštećenje električnih kablova (puknuće, pregorijevanje itd.). Kablovi se također mogu oštetiti zbog mehaničkog utjecaja, npr. zapinjanjem o neki predmet tijekom vožnje
• Nedostatak napona – kabel ili utičnica mogu se rastaliti ako dođu u doticaj s vrućim komponentama ispušnog sustava i sustav se može prekinuti
• Nedostatak mase – moguća je korozija ispušnog sustava
• Pregrijavanje sonde – izazvano izrazito visokom temperaturom ispušnih plinova. To može biti izazvano labavim ventilima ili lošim momentom paljenja
• Onečišćenja sonde bijelim ili crvenim slojem izazvano je primjenom neodgovarajućih aditiva za gorivo ili primjenom goriva lošije kvalitete
• Onečišćenje sonde masnim i crnim slojem – izazvano je potrošnjom motora, koji propušta veće količine motornog ulja u ispušne plinove
• Onečišćenje sonde slojem zelene boje – izazvano je ulaskom rashladnog sredstva u komoru za izgaranje. Najčešće je to pokazatelj oštećene brtve ispod glave motora.
• Onečišćenje sonde tamnosmeđim slojem – dugotrajna vožnja na vrlo bogatoj smjesi goriva i zraka, može izazvati kvar sustava za ubrizgavanje (npr. istrošene brizgaljke koje cure)
• Mehanički kvar kablova – kao u vanjskim kratkim spojevima.
• Mehaničko oštećenje sonde – udarac o sondu kamenom ili nekim drugim predmetom tijekom vožnje, nepravilna montaža (pritezanje prevelikom silom) itd.
• Oksidirani kontakti na utičnici – možete ih pokušati očistiti pomoću spreja za električne utikače.

Sonde se ne popravljaju, već se uvijek zamjenjuju novima. U konačnici, moguće je popraviti oštećeni kabel.

Zamjena lambda sonde

U prvom redu, mehaničar mora pronaći lambda sondu. U mnogim automobilima neophodno je korištenje programa autoservisa, odnosno tehničkih informacija proizvođača. To omogućuje provjeru gdje se točno nalaze sonda, utičnica za kablove (može biti smještena uz središnji tunel, pored ručice mjenjača) i elementi koje treba demontirati kako bi se mogla doseći sonda. No, to nije uvijek neophodno.

Na internetu se može pronaći velik broj vrlo jeftinih zamjenskih dijelova (do 100 kn za komad) koji se vrlo rijetko provjeravaju. Takve sonde mogu biti uzrok brojnih problema, kao npr. slanje nepravilnih signala, neodgovarajuća utičnica, sadržavanje neodgovarajućeg utikača ili mogu imati prekratak kabel.

Lambda sonde poznatih proizvođača su pouzdane i u odgovarajućim uvjetima rade bez kvarova dugi niz godina. 

Koliko koštaju takve sonde?

• Opel Astra G / Opel Corsa B – 550 kn (Bosch)
• Fiat Brava / Fiat Bravo – 400 kn (NGK)
• Fiat Cinquecento – 450 kn (Bosch)
• Daewoo Espero / Daewoo Lanos – 250 kn (Bosch)
• Alfa Romeo 270 – 430 kn (Meat & Doria)
• Volvo S40 – 1000 kn (NGK)
• Opel Astra F – 360 kn (FAE)

Nova sonda mora biti odabrana tako da idealno odgovara modelu automobila i njegovoj verziji motora. Pitanje montaže je također vrlo važno. Sonda mora sadržavati odgovarajući utikač, promjer i duljinu kabla.

Tijekom montaže sonde može se dogoditi da je ispušni sustav toliko hrđav i montaža nove sonde nije moguća. Tada je potrebna zamjena određenog dijela ispušnog sustava novim.

U slučaju same zamjene sonde, zamjena ne bi trebala koštati više od stotinjak kn. Ono što je potrebno za zamjenu je jednostavan, ali specijalan alat za sonde kao i mast za visoke temperature, koje preporučuje proizvođač sonde. Ponekad je potrebno i brisanje pogreške, zapisane u sustavu za dijagnostiku vozila. Kabel za napajanje sonde mora biti proveden na siguran način, kako ne bi dodirivao zagrijane dijelove ispušnog sustava.

Uklanjanje lambda sonde

Servisi koji se bave uklanjanjem katalizatora, također uklanjaju i drugu lambda sondu (iza katalizatora). U protivnome, nakon uklanjanja katalizatora, motor neprestano radi u sigurnom načinu rada. Sâmo mehaničko uklanjanje sonde nije djelotvorno. Primjenjuju su intervencije u softveru motora, te specijalni dijelovi za montažu, koji senzor sonde održavaju izvan strujanja ispušnih plinova. Pritom, senzor ne otkriva nepravilnosti uzrokovane nedostatkom katalizatora.

Podsjećamo da je uklanjanje katalizatora zakonom zabranjeno.

Ako se u Vašem automobilu javljaju problemi povezani s lambda sondom, njenu zamjenu možete ugovoriti online putemMotointegrator platformi.