Co to jest sonda lambda w samochodzie? Wyjaśniamy!

Spis treści:

• Co to jest sonda lambda? 
• Do czego służy sonda lambda w silnikach spalinowych?
• Co to jest sonda w samochodzie i gdzie się znajduje?
• Ile jest sond lambda w samochodzie?
• Rodzaje sond lambda – czym się cechują?
• Wiesz już, czym jest sonda lambda i do czego służy!

Co to jest sonda lambda?

Sonda lambda to urządzenie odpowiadające za mierzenie zawartości tlenu w spalinach. Stworzył ją pod koniec lat 60 XX wieku, pracujący dla firmy Bosch Gunter Baumann. Pierwszym autem, które miało zamontowaną sondę lambda, było Volvo 240, przeznaczone na rynek amerykański, w którym stosowano ją od 1974 roku.

Za co odpowiada sonda lambda? Jej głównym zadaniem jest pomiar zawartości tlenu w spalinach silnika. Wartość ta jest wykorzystywana przez sterownik silnika (ECU) do ustalania kilku ważnych parametrów pracy. Wpływają one na sprawność jednostki napędowej i ilość emitowanych przez samochód zanieczyszczeń.

Skąd pochodzi nazwa sondy lambda? Symbolem greckiej litery lambda (λ) oznacza się stosunek paliwa do ilości powietrza w spalanej mieszance. Parametr ten musi być precyzyjnie ustalony, by proces spalania przechodził poprawnie, czyli osiągając wysoką wydajność energetyczną i niskie emisje zanieczyszczeń. 

Do czego służy sonda lambda w silnikach spalinowych?

W jaki sposób działa sonda lambda? Do czego służy ten element? Skład mieszanki paliwowo-powietrznej spalanej w silniku, jest niezwykle ważny dla prawidłowej pracy całej jednostki napędowej.

Spalanie, czyli gwałtowne utlenianie, to podstawowy proces zachodzący w silnikach. W przypadku gdy stosunek powietrza do paliwa jest stechiometryczny, czyli:

• 14,9 kg powietrza/ 1 kg benzyny;
• 14,3 / 1 kg oleju napędowego;
• 15,7 / 1 kg LPG,

dochodzi do całkowitego wykorzystania tlenu. W takiej sytuacji w spalinach nie ma cząsteczek tego gazu. Jeśli powietrza w stosunku do paliwa jest zbyt dużo (uboga mieszanka) lub proces spalania przebiega niepoprawnie, część tlenu trafia do spalin. 

Ilość tlenu w spalinach wpływa przede wszystkim na emisję zanieczyszczeń. W wysokiej temperaturze niewykorzystany w procesie spalania tlen łączy się z azotem, siarką i węglem, tworząc szkodliwe tlenki (NOx, Sox, CO). Za ich rozbijanie i przekształcanie w mniej niebezpieczne związki odpowiada reaktor katalityczny zwany katalizatorem, ale wydajność tego urządzenia jest ograniczona.

Dzięki prawidłowemu działaniu sondy lambda możliwe jest wydajniejsze wykorzystanie katalizatora w układzie wydechowym. Zmniejszenie ilości związków, które muszą zostać przetworzone w katalizatorze, wpływa pozytywnie na skuteczność jego pracy. Dzięki temu możliwe jest zredukowanie emisji wspomnianych tlenków, nawet o 95%.

Przeczytaj także: Uszkodzona sonda lambda – objawy i naprawa usterki

Co to jest sonda w samochodzie i gdzie się znajduje?

Pierwsza sonda (w niektórych autach jedyna) zamontowana jest  przed katalizatorem. Dzięki temu kontroluje ona skład spalin, które opuszczają silnik, więc na tej podstawie możliwe jest określenie składu mieszanki.

Sonda lambda w najbardziej podstawowej postaci to rodzaj specyficznego ogniwa galwanicznego z dwutlenku cyrkonu, na który napylono elektrody platyny. Jedna z elektrod ogniwa znajduje się wewnątrz rury wydechowej, a druga na zewnątrz, stykając się z powietrzem atmosferycznym. Im większa jest różnica pomiędzy zawartością tlenu w otoczeniu elektrod, tym wyższa jest różnica potencjałów pomiędzy nimi. Napięcie to waha się w granicach 200-1000 mV.

Sonda lambda generuje sygnał napięciowy, przekazywany do komputera sterującego pracą silnika, który na jego podstawie określa procentową zawartość tlenu w spalinach i szacuje skład mieszanki paliwowo-powietrznej.

Ile jest sond lambda w samochodzie?

To, ile jest sond lambda w samochodzie, zależy od konstrukcji silnika i spełnianych przez jednostkę napędową norm emisji spalin. Niemal każdy samochód wyprodukowany w ostatnich 35 latach, wyposażono w pierwszą sondę, przed katalizatorem.

Większość samochodów spełniających normy Euro 3 i nowsze wyposażonych jest drugą sondę lambda za katalizatorem, która monitoruje jego pracę. Wartość sygnału generowanego za reaktorem służy do procesów samodiagnozy. Określenie składu spalin przed i za katalizatorem informuje system o jego sprawności.

W silnikach, które mają więcej niż jeden rząd cylindrów, w układzie widlastym lub typu boxer (np. samochody Porsche i Subaru, motocykle BMW), często stosuje się oddzielne sondy lambda dla każdego kolektora wydechowego. Dzięki temu możliwe jest dokładniejsze monitorowanie spalania w obu rzędach cylindrów. Dzięki temu ECU może dokładniej skorygować parametry pracy, ale łatwiejsze staje się też zlokalizowanie ewentualnych usterek. 

Rozwiązanie z trzema sondami nie jest stosowane w każdym silniku o z większą liczbą rzędów cylindrów (takie jak w układzie V, W czy boxer). W mniej zaawansowanych konstrukcjach sonda może znajdować się za kolektorami.

Rodzaje sond lambda – czym się cechują?

Istnieje kilka rodzajów sond lambda. Poniżej przedstawiamy ich charakterystyczne cechy.

Sonda lambda zmiennonapięciowa (cyrkonowa)

To najstarszy rodzaj sondy lambda, w której wykorzystano właściwości dwutlenku cyrkonu do przewodnictwa jonowego. Jej zasada działania była omówiona we wcześniejszej części tego artykułu.

Sonda lambda zmiennooporowa (tytanowa)

Sondy tytanowe mają podobną budowę do cyrkonowych, ale inną zasadę działania. W odróżnieniu od cyrkonowych cały element pomiarowy sondy tytanowej znajduje się wewnątrz wydechu.

Sercem tej sondy lambda jest korpus ceramiczny, zbudowany z dwutlenku tytanu pokrytego powłoką platynową. Sonda pełni funkcję opornika w układzie ze stałym zasilaniem. Oporność tlenku tytanu zmienia się pod wpływem zmian zawartości tlenu w spalinach. Zgodnie z prawem Ohma, przy stałym napięciu, im wyższy jest opór, tym mniejszy prąd przepływa przez obwód. Na tej podstawie ECU szacuje, jaki skład ma mieszanka.

Sonda lambda szerokopasmowa (typu A/F)

Sondy szerokopasmowe mogą generować sygnały świadczące nie tylko o zubożeniu, ale też nadmiernym wzbogaceniu mieszanki. Składa się ona z dwóch sond zmiennonapięciowych. Jedna sonda pełni rolę komórki pomiarowej, druga – komórki pompującej. Pomiędzy komórkami znajduje się szczelina dyfuzyjna o grubości do 50 mikrometrów.

Komórka pomiarowa działa jak typowa sonda zmiennonapieciowa. Sygnał z tej sondy lambda jest porównywany ze stałą wartością napięcia (0,45 V). Wartości się różnią, napięcie przekazywane jest do ogniwa pompującego. Przesyła ono jony tlenu (dostarczane z zewnątrz), aż do wyrównania się sygnału pomiarowego z zadanym. Prąd, jaki powstaje podczas przesyłu jonów, jest mierzony, dzięki czemu możliwe jest precyzyjne określenie składu mieszanki. 

Wiesz już, czym jest sonda lambda i do czego służy!

Sonda lambda z czasem może ulec zniszczeniu lub uszkodzeniu, co z kolei może zwiększyć zużycie paliwa. Co zrobić w sytuacji, gdy dojdzie do awarii sondy lambda? Najlepszym rozwiązaniem jest skontaktowanie się z doświadczonym mechanikiem, który pomoże Ci rozwiązać problem z uszkodzoną sondą. Wejdź na stronę Motointegrator.com i za pomocą wyszukiwarki znajdź warsztat w swojej okolicy.