Technika

Sonda lambda – jak działa i jak poznać jej awarię?

Sonda lambda to część niepozorna. Wielu kierowców w ogóle nie zdaje sobie sprawy z jej istnienia, do czasu, gdy dojdzie do awarii. A awaria ta bywa mocno odczuwalna, ponieważ bardzo silnie wzrasta spalanie. Dlaczego stosuje się sondy lambda? Jak działa sonda lambda? Jakie są objawy awarii sondy lambda? Jak naprawia się sondy lambda? Dlaczego i jak usuwa się sondy lambda?

sonda lambda.jpg

W poniższym artykule przeczytasz:

  1. Po co jest sonda lambda? Dlaczego stosuje się sondę lambda?
  2. Co znaczy nazwa „sonda lambda”?
  3. Co robi sonda lambda? Jaką rolę pełni?
  4. Jaka jest prawidłowa zawartość tlenu w spalinach? Jak sygnały z sondy lambda wpływają na mieszankę paliwowo-powietrzną?
  5. W jakiej temperaturze działa sonda lambda? Po co jest grzałka sondy lambda?
  6. Po co jest druga sonda lambda? Dlaczego montuje się więcej sond?
  7. Od kiedy stosuje się sondy lambda?
  8. Jakie są rodzaje sond lambda? Czym różni się zmiennonapięciowa, zmiennooporowa i szerokopasmowa sonda lambda?
  9. Jak dbać o sondę lambda? Co może zniszczyć sondę lambda?
  10. Ile wytrzymuje sonda lambda? Jaki przebieg?
  11. Jakie są typowe objawy awarii sondy lambda?
  12. Jak sprawdzić sondę lambda? Sposób weryfikacji stanu sondy lambda?
  13. Awarie sondy lambda – jakie są typowe problemy i powody?
  14. Wymiana sondy lambda – jak wymienić? Gdzie jest sonda?
  15. Zamienniki sondy lambda – ile kosztują i czy warto?
  16. Ile kosztuje sonda lambda? Ceny dobrych i markowych sond lambda
  17. Jak dobrać sondę lambda?
  18. Problemy przy montażu sondy lambda – rdza, narzędzie, smar?
  19. Czy można usunąć sondę lambda? Jak usunąć sondę?

Sonda lambda najczęściej przypomina świecę zapłonową z doprowadzonym do niej przewodem. Pracuje w bardzo ciężkich warunkach – jej czujnik jest stale zanurzony w niezwykle gorącym strumieniu spalin (nierzadko 600 st. Celsjusza w czasie dynamicznej jazdy), a ona sama narażona jest na ciągłe drgania, wilgoć i wysoką temperaturę. Nic zatem dziwnego, że sonda lambda może się zepsuć. Przyczyny awarii są różne, czasami jest to zużycie, czasami uszkodzenie mechaniczne, czasami zabrudzenie, spowodowane przez problemy z silnikiem.

Po co jest sonda lambda? Dlaczego stosuje się sondę lambda?

Sonda lambda spełnia ważne zadanie – pozwala jak najlepiej wykorzystać pracę katalizatora, co redukuje wydzielanie szkodliwych związków. W samochodach bez sondy lambda, stopień konwersji katalizatora był nawet o 35% niższy.

Dlaczego w samochodach stosuje się sondę lambda? 
Ma to na celu jak najlepsze wykorzystanie katalizatora w układzie wydechowym. Im lepiej pracuje katalizator, tym mniej szkodliwych związków emituje układ wydechowy. W katalizatorze zachodzą reakcje katalityczne. Najważniejsze z nich to redukcja tlenków azotu, redukcja tlenku węgla i zmniejszenie ilości węglowodorów. Reakcje katalityczne w niektórych, określonych warunkach zachodzą szybciej, a w innych wolniej.

Wydajność pracy katalizatora, czyli zdolność do zachodzenia w nim reakcji katalitycznych, określa się stosując miarę zwaną stopniem konwersji katalizatora. I teraz najważniejsze. W starszych samochodach, w których sonda lambda nie była montowana, stopień konwersji katalizatora wynosił maksymalnie 60 proc. Tymczasem w autach z sondą lambda, stopień konwersji katalizatora dochodzi do 95 proc. Jasne staje się zatem, po co stosuje się sondę.

Znajdź warsztaty wykonujące usługę wymiany sondy lambda w swojej okolicy:

Co znaczy nazwa „sonda lambda”?

Nazwa „sonda lambda” nie jest przypadkowa. Symbolem „lambda” wyznacza się współczynnik stosunku paliwa do ilości zassanego powietrza. Jest to jeden z kluczowych parametrów określających i weryfikujących pracę silnika.

Co robi sonda lambda? Jaką rolę pełni?

Sonda lambda (pierwsza i najważniejsza) mieści się zaraz za kolektorem wydechowym, tuż przed katalizatorem. Stary typ przekazuje procentową zawartość tlenu w spalinach, a nowy układ sond lambda określa dokładny skład spalin.

Skład mieszanki paliwa dobierany jest przez komputer, sterujący pracą silnika. Precyzyjny skład mieszanki paliwa dobierany jest do aktualnych warunków eksploatacji auta – prędkości, z jaką się porusza, temperatury silnika (temperatury cieczy chłodzącej) i wielu innych danych.

Aby odpowiednio dobrać mieszankę paliwowo powietrzną, komputer sterujący pracą silnika pobiera informacje z takich czujników, jak:

  • czujnik temperatury cieczy chłodzącej
  • czujnik prędkości obrotowej silnika
  • czujnik prędkości
  • czujnik położenia przepustnicy (w silnikach benzynowych)
  • przepływomierz powietrza
  • ...i sonda lambda

Sonda lambda (pierwsza i najważniejsza) zamontowana jest zaraz za kolektorem wydechowym, a tuż przed katalizatorem (reaktorem katalitycznym).

Sonda lambda przekazuje do komputera sterującego pracą silnika informację o procentowej zawartości tlenu w strumieniu spalin. Odpowiedniej procentowej zawartości tlenu w spalinach odpowiada odpowiednie napięcie prądu elektrycznego, płynącego z sondy do komputera sterującego pracą silnika.

Przykładowo: im większa zawartość tlenu w spalinach (np. 4 – 5 proc.) tym mniejsze napięcie prądu. I odwrotnie. Im mniejsza zawartość tlenu w spalinach (do 0,5 proc.) tym napięcie większe.

Jaka jest prawidłowa zawartość tlenu w spalinach? Jak sygnały z sondy lambda wpływają na mieszankę paliwowo-powietrzną?

Sygnały z sondy lambda przekazywane są do komputera, a on odpowiednio steruje pracą silnika, czyli zmienia stosunek mieszanki paliwowo-powietrznej.

  • Procentowa ilość tlenu w spalinach jest odpowiednia, sonda wysyła sygnał Lambda = 1, komputer sterujący pracą silnika nie wprowadza żadnych zmian w składzie mieszanki
  • Procentowa zawartość tlenu w spalinach jest wysoka (np. 4 – 5 proc.). Spada napięcie prądu, przesyłanego do komputera sterującego pracą silnika. Komputer na podstawie sygnału odczytuje, że mieszanka paliwowo powietrzna jest zbyt uboga. W konsekwencji zwiększa czas wtrysku paliwa.
  • Procentowa zawartość tlenu w spalinach jest niska (do 0.5 proc.). Zwiększa się napięcie prądu, przesyłanego do komputera Komputer na podstawie sygnału odczytuje, że mieszanka jest zbyt bogata. W konsekwencji zmniejsza czas wtrysku paliwa.

Zmiany składu mieszanki powodują, że w katalizatorze dochodzi do naprzemiennych procesów redukcji i utleniania z udziałem tlenu, które są bardzo korzystne dla jego pracy:

  • redukuje się tlenki azotu
  • utlenia się tlenki węgla (do dwutlenków węgla) i węglowodory (do dwutlenku węgla i pary)

W rezultacie zmniejsza się ilość szkodliwych związków w spalinach. Auto mniej truje.

W jakiej temperaturze działa sonda lambda? Po co jest grzałka sondy lambda?

Sonda lambda działa od ok. 300 st. Celsjusza. Dlatego nowsze samochody posiadają grzałkę sondy lambda, aby praca silnika i czystość spalin były optymalne już po 30 sekundach od odpalenia silnika, nawet na krótkiej trasie z małą prędkością.

W starszych autach sonda lambda zaczynała działać dopiero wtedy, gdy temperatura spalin osiągała wartość 300 st. Celsjusza (ma to związek z budową sondy). Taka wartość może być trudna do osiągnięcia wtedy, gdy auto jedzie z małą prędkością i na krótkiej trasie (czyli głównie w mieście). Dlatego też we współczesnych konstrukcjach wprowadzono sondy lambda z wbudowanymi w nie grzałkami elektrycznymi. Pozwala to na rozpoczęcie pracy przez sondę już po 30 sekundach od uruchomienia jednostki napędowej.

Po co jest druga sonda lambda? Dlaczego montuje się więcej sond?

Większość samochodów (od normy Euro 3 i nowsze) mają też drugą sondę lambda, za katalizatorem. Ta sonda monitoruje wydajność katalizatora i dostarcza dodatkowe dane o procesie spalania.

Napisaliśmy wcześniej o sondzie zamontowanej pomiędzy kolektorem i katalizatorem, że jest to sonda pierwsza, najważniejsza. Tak, ponieważ w większości konstrukcji (spełniających normy spalin Euro 3 i nowsze) stosuje się też drugą sondę lambda. W najnowszych autach może być ich więcej.

Po co montuje się kolejną sondę lambda? Druga sonda montowana jest za katalizatorem. Jej zadaniem jest kontrola funkcjonowania katalizatora. Poza tym ma ona wpływ na ustalanie i zapamiętywanie wielkości regulacyjnych w pamięci komputera sterującego pracą silnika.

Druga sonda lambda wykrywa również uszkodzenia katalizatora i informuje o nich poprzez zapalenie się kontrolki „check engine” (np. błąd PO302 – niska wydajność katalizatora).

Od kiedy stosuje się sondy lambda? 

Nie jest to rozwiązanie nowe. Sondy mają już ponad 40 lat. Pierwszym autem, które miało zamontowaną sondę lambda było pudełkowate Volvo 240, przeznaczone na rynek amerykański, produkowane od 1974 roku.

Jak rosła popularność sond lambda? 


Najlepiej pokazuje to wielkość produkcji jednego z największych producentów tych podzespołów. W latach 1976 – 2008 wyprodukował on 500 mln sztuk, w latach 2008 – 2016 miliard sztuk.

Pierwsze sondy lambda, stosowane w latach siedemdziesiątych, dwustanowe, produkowane z użyciem dwutlenku cyrkonu działały dopiero po ogrzaniu ich spalinami do temperatury ok. 300 st. Celsjusza. Doprowadzony był do nich jeden przewód elektryczny (plus), rolę minusa pełnił sam układ wydechowy. Były niestabilne, przegrzewały się, działały dopiero po kilku minutach od uruchomienia silnika i przede wszystkim, były nietrwałe.

Jakie są rodzaje sond lambda? Czym różni się zmiennonapięciowa, zmiennooporowa i szerokopasmowa sonda lambda?

Zmiennonapięciowa sonda lambda posiada grzałkę, działa szybko i w tulei ceramicznej mierzy ilość jonów tlenu. Zmiennooporowa sonda lambda posiada  tytan i platynę, mierzy przewodność elektryczną. Szerokopasmowa sonda lambda to układ dwóch sond zmiennonapięciowych, bada dokładny skład spalin.

Sonda lambda zmiennonapięciowa

Sonda zamknięta jest w ochronnej tulei ceramicznej, dodatkowo stosuje się zewnętrzną tuleję ochronną. Sondy zmiennonapięciowe posiadają wbudowany element grzewczy, zasilany elektrycznie, dzięki któremu mogą działać już 20 – 30 sekund po uruchomieniu silnika. Zewnętrzna powierzchnia sondy tworzy biegun ujemny a wewnętrzna dodatni. Powietrzna wewnętrzna połączona jest z zasilaniem elektrycznym oraz z powietrzem atmosferycznym za pomocą odpowiedniego kanału. Do łączenia używa się powłok platynowych. W strumieniu spalin zanurzona jest elektroprzewodząca powłoka ceramiczna. W temperaturze powyżej 300 st. C staje się ona przepuszczalna dla jonów tlenu. Różnica pomiędzy ilością jonów tlenu w komorze powietrznej a ilością jonów tlenu w komorze ze spalinami powoduje różnicę potencjałów.

Sonda lambda zmiennooporowa

Sonda tego typu również zamknięta jest w ochronnym korpusie metalowym. Sercem sondy jest korpus ceramiczny, zbudowany z dwutlenku tytanu pokrytego powłoką platynową. Tytan z platyną tworzą elektrodę sondy. Działanie sondy polega na zmianach przewodności elektrycznej korpusu. Dwutlenek tytanu charakteryzuje się większą przewodnością prądu, gdy w spalinach jest więcej tlenu i mniejszą, gdy w spalinach tlenu jest mniej.

Sonda lambda szerokopasmowa

Jest najlepsza i ma najbardziej skomplikowaną budowę. Jest również ogrzewana, aby mogła jak najszybciej po uruchomieniu silnika rozpocząć pracę. Składa się z dwóch sond zmiennonapięciowych, zbudowanych z dwutlenku cyrkonu. Jedna sonda pełni rolę komórki pomiarowej, druga komórki pompującej (w pewnej temperaturze, następuje ruch strumienia jonów tlenu, który można kierować za pomocą odpowiedniej polaryzacji – plus/minus). Pomiędzy komórkami znajduje się szczelina dyfuzyjna o grubości do 50 mikrometrów. Do szczeliny dyfuzyjnej dostają się spaliny, za pośrednictwem kanału. Z kolei w komórce pomiarowej znajduje się drugi kanał, do którego wpada czyste powietrze z otoczenia.

Komórka pomiarowa działa jak typowa sonda zmiennonapieciowa, wskazując ilość tlenu w spalinach. Prąd zasilający komórkę pompującą jest proporcjonalny do ilości tlenu w spalinach, zmierzonej przez komórkę pomiarową. Prąd pompowania jest wielkością, za pomocą której komputer sterując pracą silnika, dobiera odpowiedni skład mieszanki paliwowo powietrznej (korzystając ze wskazań zapisanych w mapie pamięci).

Starsze rodzaje sond informowały komputer sterujący pracą silnika tylko o tym, czy mieszanka jest zbyt bogata albo zbyt uboga. Najnowsze sondy szerokopasmowe pozwalają na stałe informowanie komputera o rzeczywistym składzie spalin, przez co komputer może szybciej i dokładniej regulować ilość wtryskiwanego paliwa. Ma to nie tylko związek z emisją spalin, ale i z oszczędnością paliwa. Ten rodzaj sond stosuje się w silnikach benzynowych i wysokoprężnych.

Jak dbać o sondę lambda? Co może zniszczyć sondę lambda?

Sonda lambda może zniszczyć się od uderzenia wydechem w przeszkodę, zerwaniem przewodów, a także nieodpowiednimi dodatkami do paliwa lub wyjątkowo złą pracą silnika. Aby uniknąć awarii, należy regularnie kontrolować stan silnika i układu wydechowego.

Sonda lambda to urządzenie skomplikowane i drogie. Kiedy wiemy już, jakie materiały są wykorzystywane przy jej produkcji, nie powinna nas dziwić wysoka cena sondy.

Sondy wymagają regularnych kontroli. Wielu producentów aut zaleca kontrolowanie stanu sondy (oraz pozostałych elementów układu wydechowego) co 30 tys. km przebiegu. Na stronie Motointegrator.com szybko i łatwo umówisz wizytę wybranym warsztacie.

Dlaczego warto wykonać taką diagnozę? Nie tylko ze względu na samą sondę. Także ze względu na to, że osady na sondzie wskazują różne możliwe awarie i problemy silnika (o tym dalej).

Ile wytrzymuje sonda lambda? Jaki przebieg?

Niestety, sondy się zużywają, albo ulegają awariom. Teoretycznie, sonda powinna wytrzymać do 150 tys. km przebiegu. W optymalnych warunkach dobre sondy potrafią wytrzymać znacznie więcej.

Jakie są typowe objawy awarii sondy lambda?

  • poważny wzrost zużycia paliwa – średnio o 50 proc.
  • samoistne zmiany prędkości obrotowej silnika
  • czarny dym z rury wydechowej
  • zwiększona ilość tlenków węgla i węglowodorów w spalinach
  • zmniejszenie mocy silnika
  • zaświecenie się kontrolki check engine (w przypadku sond tytanowych i szerokopasmowych, podłączonych pod układ EOBD)

Jak sprawdzić sondę lambda? Sposób weryfikacji stanu sondy lambda?

Mechanicy stosują kilka metod, aby zweryfikować stan techniczny sond lambda:

  • Sprawdzenie czujnika pod kątem uszkodzeń mechanicznych
  • Sprawdzenie stanu wtyczki i jej styków
  • Kontrola stanu przewodów i ich ułożenia, łączących sondę ze sterownikiem (konieczny może być demontaż części wyposażenia kabiny wokół tunelu środkowego)
  • Kontrola stanu samej sondy, za pomocą specjalistycznych urządzeń – sprawdzanie działania obwodu podgrzewania sondy, kontrola zmian napięcia generowanych przez sondę za pomocą oscyloskopu i /lub diodowego testera sond lambda, sprawdzanie stanu sondy za pomocą komputera diagnostycznego i układu EOBD (w przypadku sond tytanowych i szerokopasmowych).

Awarie sondy lambda – jakie są typowe problemy i powody?

  • Zwarcie wewnętrzne w sondzie – sonda uległa zużyciu eksploatacyjnego
  • Zwarcie zewnętrzne – powodem może być uszkodzenie przewodów elektrycznych (załamanie, pęknięcie, przepalenie). Przewody mogą również ulec uszkodzeniu na skutek oddziaływania mechanicznego, np. zaczepienia czymś podczas jazdy w terenie  
  • Brak napięcia – kabel lub wtyczka mogły ulec stopieniu na skutek dotknięcia do gorących elementów układu wydechowego, przewód mógł zostać przerwany
  • Brak masy – możliwa korozja układu wydechowego
  • Przegrzanie sondy – spowodowane przez zbyt wysoką temperaturę spalin. Może to być spowodowane luzem zaworów albo złym momentem zapłonu
  • Zanieczyszczenie sondy białym lub czerwonym nalotem, jest to spowodowane stosowaniem nieodpowiednich dodatków do paliwa albo paliwa niskiej jakości
  • Zanieczyszczenie sondy tłustym i czarnym nalotem – spowodowane zużyciem silnika, przepuszczającym duże ilości oleju silnikowego do spalin
  • Zanieczyszczenie sondy nalotem w kolorze zielonym – spowodowane przedostawaniem się płynu chłodniczego do komór spalania. Często jest to oznaka uszkodzonej uszczelki pod głowicą silnika.
  • Zanieczyszczenie sondy ciemnobrązowym nalotem – długotrwała jazda na zbyt bogatej mieszance paliwowo powietrznej, co może być spowodowane awarią układu wtryskowego (np. zużytych „lejących” wtryskiwaczy)
  • Uszkodzenie mechaniczne przewodów – jak w zwarciach zewnętrznych.
  • Uszkodzenie mechaniczne sondy – uderzenie sondy kamieniem w czasie jazdy, niewłaściwy montaż (dokręcenie ze zbyt dużą siłą) itd.
  • Zaśniedziałe styki na wtyczce – spowodowane utlenianiem - można spróbować oczyścić je za pomocą sprayu do wtyków elektrycznych.

Sond się nie naprawia. Wymienia się je zawsze na nowe. Ostatecznie można dokonać naprawy przerwanego przewodu zasilającego.

Wymiana sondy lambda – jak wymienić? Gdzie jest sonda?

Do znalezienia sondy lambda i jej wtyczek może być potrzebny mechanik lub programy warsztatowe i książki serwisowe. Gniazda przyłączeniowe mogą znajdować się przy tunelu środkowym, a wymiana może wymagać demontażu osłon i innych elementów.

W pierwszej kolejności mechanik musi zlokalizować sondę lambda. W wielu autach niezbędne jest skorzystanie z dostępu do programów warsztatowych, albo informacji technicznej producenta. Pozwoli to na sprawdzenie, w którym dokładnie miejscu znajduje się sonda, gdzie znajduje się gniazdko przyłączeniowe dla jej przewodu (może być np. zlokalizowane przy tunelu środkowym, obok dźwigni zmiany biegów) i jakie elementy trzeba zdemontować, aby się do sondy dostać. Nie zawsze jest to konieczne.

Zamienniki sondy lambda – ile kosztują i czy warto?

W internecie można znaleźć wiele bardzo tanich zamienników, do 50 zł sztuka, które rzadko się sprawdzają. Mogą wysyłać zafałszowane sygnały, nie pasować do gniazda, posiadać niepasującą wtyczkę albo mieć za krótki przewód (co również je eliminuje z użycia).

Markowe sondy lambda są pewne i w odpowiednich warunkach pracują bezawaryjnie przez wiele lat.

Ile kosztuje sonda lambda? Ceny dobrych i markowych sond lambda

  • Opel Astra G / Opel Corsa B – 319 zł (Bosch)
  • Fiat Brava / Fiat Bravo – 220 zł (NGK)
  • Fiat Cinquecento – 225 zł (Bosch)
  • Daewoo Espero / Daewoo Lanos – 142 zł (Bosch)
  • Alfa Romeo 155 – 250 zł (Meat & Doria)
  • Volvo S40 – 570 zł (NGK)
  • Opel Astra F – 210 zł (FAE)

Jak dobrać sondę lambda?

Nowa sonda musi być idealnie dobrana pod kątem danego modelu auta i jego wersji silnikowej. Ważne są też kwestie montażowe. Sonda musi posiadać odpowiednią wtyczkę, średnicę i długość przewodu.

Problemy przy montażu sondy lambda – rdza, narzędzie, smar?

Podczas montażu sondy może okazać się, że układ wydechowy jest tak zardzewiały, iż montaż nowej sondy nie jest możliwy. Wówczas konieczna może być wymiana określonego elementu układu wydechowego na nowy.

W przypadku samej wymiany sondy, wymiana nie powinna kosztować więcej, niż 50 zł. Potrzebne jest proste, ale specjalistyczne narzędzie do sondy, a także smar wysokotemperaturowy, dostarczany przez jej producenta. Konieczne może być także skasowanie błędu, zapisanego w systemie diagnostyki pokładowej samochodu. Przewód zasilający sondę musi być poprowadzony tak, aby był bezpieczny i nie stykał się z gorącymi elementami układu wydechowego.

Czy można usunąć sondę lambda? Jak usunąć sondę?

Sonda lambda jest potrzebna do oceny pracy silnika i katalizatora. Sondę można usunąć fizycznie, ale to wymaga też wyprogramowanie jej z komputera. Usunięcie sondy jest potrzebne po usunięciu katalizatora – a to jest zabronione przez prawo.

Usuwanie sondy lambda. Firmy, które zajmują się usuwaniem katalizatorów, usuwają również drugą sondę lambda (za katalizatorem). W przeciwnym razie, po usunięciu katalizatora, silnik pracuje ciągle w trybie awaryjnym. Samo mechaniczne usuniecie jest nieskuteczne. Stosowane są ingerencje w oprogramowanie silnika, albo specjalne elementy montażowe, które sprawiają, że czujnik sondy nie jest zanurzony w strumieniu spalin. Przez to nie wykrywa nieprawidłowości, spowodowanych brakiem katalizatora.

Przypominamy, że wycinanie katalizatorów jest zabronione przez prawo.

Jeśli w Twoim samochodzie pojawiają się problemy, związane z sondą lambda, jej wymianę umówisz onlineprzez Motointegrator.com.

Artykuły powiązane