Lambda sonda je veľmi nenápadná, no veľmi dôležitá súčasť auta, umiestnená vo výfukovom systéme auta. Mnohí vodiči o jej existencii až do momentu zlyhania vôbec nevedia. A keď dôjde k poruche, je to veľmi viditeľné! Príznakmi poruchy lambda sondy je zvýšené spaľovanie, teda spotreba paliva, pokles výkonu motora a čierna farba výfukových plynov.
Prečo sa používa lambda sonda? Ako to vlastne funguje? Aké sú príznaky jej zhoršenia? Ako to opraviť? Prečo a ako sa odstraňuje lambda sonda? Odpovede na tieto a mnohé ďalšie otázky nájdete nižšie...
Lambda sonda svojím vzhľadom najčastejšie pripomína sviečku s káblom. Je to diel, ktorý pracuje vo veľmi náročných podmienkach a je neustále vystavený extrémne horúcim výfukovým plynom (pri dynamickej jazde často až 600˚C) a samotná sonda je vystavená neustálym vibráciám, vlhkosti a vysokej teplote. Z tohto dôvodu by nás nemalo prekvapiť, že sa lambda sonda môže pokaziť. Príčiny poruchy sú rôzne, niekedy je to opotrebovanie alebo mechanické poškodenie, niekedy znečistenie spôsobené problémami s motorom.
Na čo slúži lambda sonda a odkedy sa montuje do áut?
Prečo sa lambda sonda používa v autách?
Dôvodom je, že umožňuje čo najlepšie využitie katalyzátora vo výfukovom systéme. Čím lepšie funguje katalyzátor, tým menej škodlivých zlúčenín vypúšťa výfukový systém.
V katalyzátore prebiehajú katalytické reakcie. Najdôležitejšou z nich je redukcia oxidov dusíka, redukcia oxidov uhlíka a redukcia množstva uhľovodíkov. Katalytické reakcie prebiehajú za určitých podmienok rýchlejšie, za iných pomalšie.
Produktivita katalyzátora, t.j. schopnosť vykonávať katalytické reakcie, sa určuje pomocou miery nazývanej stupeň konverzie katalyzátora.
A teraz to najdôležitejšie. V starších autách, v ktorých nebola inštalovaná lambda sonda, bol konverzný pomer katalyzátora maximálne 60 %. Dnes je v autách s lambda sondou konverzný pomer katalyzátora až 95%. Je teda jasné, prečo sa používa lambda sonda.
Čo znamená názov „lambda sonda“?
„Lambda“ je koeficient pomeru paliva k množstvu nasávaného vzduchu. Je to jeden z kľúčových parametrov definujúcich a overujúcich činnosť motora.
Čo robí a aká je úloha lambda sondy?
Zloženie palivovej zmesi sa vyberá pomocou počítača, ktorý riadi chod motora, a to v súlade s aktuálnymi prevádzkovými podmienkami automobilu - otáčkami, teplotou motora (teplota chladiacej kvapaliny) a mnohými ďalšími faktormi.
Aby bolo možné zvoliť správnu zmes paliva a vzduchu, riadiaci počítač motora prijíma informácie z mnohých senzorov, ako napríklad:
- snímač teploty chladiacej kvapaliny
- snímač otáčok motora
- snímač rýchlosti
- snímač polohy škrtiacej klapky (v benzínových motoroch)
- merač prietoku vzduchu
- ...a lambda sondy
Lambda sonda je umiestnená hneď za výfukovým potrubím, tesne pred katalyzátorom. Starý typ prenáša percento kyslíka vo výfukových plynoch a nový systém lambda sondy určuje presné zloženie výfukových plynov.
Lambda sonda prenáša informácie o percentách kyslíka vo výfukových plynoch do riadiaceho počítača motora. Určité napätie elektrického prúdu zodpovedá zodpovedajúcemu percentu kyslíka vo výfukových plynoch, ktorý prúdi zo sondy do počítača na riadenie chodu motora.
Napr.: Čím vyšší je obsah kyslíka vo výfukových plynoch (napr. 4 – 5 %), tým nižšie je prúdové napätie a čím nižší je obsah kyslíka vo výfukových plynoch (do 0,5 %), tým vyššie je napätie.
Ako teda počítač riadenia motora číta signály z lambda sondy?
Signály z lambda sondy sa prenášajú do počítača a ten podľa toho riadi chod motora, teda mení pomer zmesi paliva a vzduchu.
- Ak je priemerné množstvo kyslíka vo výfukových plynoch primerané, sonda vyšle signál Lambda = 1, riadiaci počítač motora nerobí žiadne zmeny v zložení zmesi.
- Priemerné množstvo kyslíka vo výfukových plynoch je vysoké (napr. 4-5%). Napätie prúdu odosielaného do riadiaceho počítača motora klesá. Na základe signálu počítač prečíta, že zmes paliva a vzduchu je veľmi chudobná. Výsledkom je predĺženie času vstrekovania paliva.
- Priemerné množstvo kyslíka vo výfukových plynoch je nízke (do 0,5 %). Napätie prúdu odosielaného do počítača sa zvyšuje. Na základe signálu počítač prečíta, že zmes je veľmi bohatá. Výsledkom je skrátenie času vstrekovania paliva.
Zmeny v zložení zmesi vedú k kontinuálnym redukčným a oxidačným procesom prebiehajúcim v katalyzátore, ktoré zahŕňajú kyslík, ktoré sú pre jeho prácu veľmi užitočné:
- Zníženie oxidov dusíka
- Oxidácia oxidov uhlíka (na oxidy uhlíka) a uhľovodíkov (na oxidy uhlíka a pary)
Výsledkom je zníženie množstva škodlivých zlúčenín vo výfukových plynoch a auto vypúšťa menej toxických látok.
Pri akej teplote pracuje lambda sonda? Na čo slúži ohrievač lambda sondy?
V starších autách začala lambda sonda pracovať v momente, keď teplota výfukových plynov dosiahla 300˚C (súvisí to so štruktúrou sondy). Takáto hodnota je ťažko dosiahnuteľná, ak sa auto pohybuje nízkou rýchlosťou a na kratších úsekoch (hlavne v meste). Z tohto dôvodu bola do moderných dizajnov zavedená lambda sonda so zabudovanými elektrickými ohrievačmi. To umožňuje, aby snímač začal pracovať už 30 sekúnd po naštartovaní motora.
Na čo slúži druhá lambda sonda? Prečo je nainštalovaných viac sond?
Predtým sme hovorili o sonde inštalovanej za katalyzátorom a povedali sme, že je to prvá a najdôležitejšia sonda, čo znamená, že je ich viac! Kvôli účinnosti lambda sondy sa vo väčšine novších áut (spĺňajúcich normy výfukových plynov Euro 3 a novších) používa aj druhá lambda sonda. V najnovších autách ich môže byť aj viac.
Druhá sonda je inštalovaná za katalyzátorom. Jeho úlohou je riadiť činnosť katalyzátora. Okrem toho má vplyv na určenie a zapamätanie riadiacej hodnoty v pamäti počítača pre riadenie chodu motora.
Druhá lambda sonda taktiež detekuje poškodenie katalyzátora a signalizuje to rozsvietením kontrolky "kontrola motora" (napr. chyba PO302 - nízka produktivita katalyzátora).
Odkedy sa používajú lambda sondy?
Nie sú najnovším riešením. Sondy existujú už viac ako 40 rokov. Prvým autom, ktoré malo zabudovanú lambda sondu, bolo Volvo 240, určené pre americký trh, vyrobené v roku 1974.
Ako vzrástla popularita lambda sondy?
Najlepšie o tom svedčí objem výroby jedného z najväčších výrobcov týchto komponentov. V období rokov 1976 až 2008 vyrobila 500 miliónov kusov a v období rokov 2008 až 2016 dokonca jednu miliardu kusov.
Prvé lambda sondy, používané v 70. rokoch, dvojstupňové, vyrábané s použitím oxidu zirkoničitého, fungovali až po zahriatí výfukovými plynmi na teplotu 300˚C. Bol k nim pripojený jeden elektrický kábel (plus) a úlohu mínus plnil samotný výfukový systém. Sondy boli nestabilné, prehrievali sa, fungovali len pár minút po naštartovaní motora a predovšetkým neboli dlhotrvajúce.
Aké typy lambda sond sa dnes používajú?
Lambda sonda s premenlivým napätím
Sonda je uzavretá v ochrannom keramickom puzdre a používa sa aj vonkajšie ochranné puzdro. Sondy s premenlivým napätím obsahujú zabudovanú vyhrievaciu časť, vďaka ktorej môžu začať pracovať už 20-30 sekúnd po naštartovaní motora. Vonkajší povrch sondy vytvára záporný a vnútorný kladný pól. Vnútorný povrch je spojený s elektrickým štartérom a atmosférickým vzduchom pomocou vhodného kanála. Na spájanie sa používajú platinové povlaky. Elektricky vodivý keramický povlak je ponorený do prúdu výfukových plynov. Pri teplote vyššej ako 300˚C sa stáva priepustnou pre kyslíkové ióny. Rozdiel medzi množstvom kyslíkových iónov vo vzduchovej komore a množstvom kyslíkových iónov v komore výfukových plynov spôsobuje potenciálny rozdiel.
Lambda sonda s premenlivým odporom
Sonda tohto typu je tiež uzavretá v ochrannom kovovom tele. Srdcom sondy je keramické telo, vyrobené z oxidu titaničitého s platinovým povlakom. Elektródu sondy tvorí titán s platinou. Činnosť sondy je založená na zmenách elektrickej vodivosti tela. Oxid titaničitý sa vyznačuje vyššou vodivosťou, keď je vo výfukových plynoch viac kyslíka, a nižšou vodivosťou, keď je kyslíka vo výfukových plynoch menej.
Širokopásmová lambda sonda
Širokopásmová lambda sonda je najlepšia a má najkomplexnejšiu štruktúru. Je tiež vyhrievaná, aby mohla začať pracovať čo najskôr, hneď po naštartovaní motora. Pozostáva z dvoch sond s premenlivým napätím, vyrobených z oxidu zirkoničitého. Jedna sonda funguje ako meracia stanica, druhá ako čerpacia stanica (pri vhodnej teplote dochádza k prúdeniu kyslíkových iónov, ktoré je možné usmerniť pomocou vhodnej polarizácie - plus/mínus). Medzi bunkami je difúzny otvor s hrúbkou až 50 mikrometrov. Výfukové plyny sa cez kanál dostávajú do difúzneho otvoru. Na druhej strane je v meracej stanici ďalší kanál, do ktorého vstupuje čistý vzduch z okolia.
Meracia stanica funguje ako typická sonda s premenlivým napätím, ktoré udáva množstvo kyslíka vo výfukových plynoch. Prúd, ktorý poháňa čerpaciu stanicu, je úmerný množstvu kyslíka vo výfukových plynoch, meranému meracou stanicou. Čerpací prúd je miera, pomocou ktorej riadiaci počítač motora vyberá vhodné zloženie zmesi paliva a vzduchu (pomocou údajov uložených v pamäťovej mape).
Staršie typy sond informovali iba počítač riadenia motora, či je zmes príliš bohatá alebo chudá. Najnovšie širokopásmové sondy umožňujú počítaču neustále informovať o skutočnom zložení výfukových plynov, takže počítač dokáže rýchlejšie a presnejšie regulovať množstvo vstrekovaného paliva. To platí nielen pre emisie výfukových plynov, ale aj pre spotrebu paliva. Tento typ sondy sa používa v benzínových a naftových motoroch.
Ako sa starať o lambda sondu? Čo môže zničiť lambda sondu?
Lambda sonda je zložité a drahé zariadenie. Keď vieme, z akých materiálov sa sonda vyrába, nemôže nás prekvapiť jej vysoká cena.
Sondy vyžadujú pravidelné kontroly. Mnoho výrobcov automobilov odporúča kontrolovať stav sondy (a ďalších prvkov výfukového systému) každých 30 000 kilometrov.Na stránke Motointegrator.com si môžete rýchlo a jednoducho dohodnúť stretnutie vo vybranom autoservise.
Prečo je potrebné vykonávať pravidelnú kontrolu? Dôvodom nie je samotná sonda, ale skutočnosť, že usadeniny na sonde naznačujú rôzne možné poruchy a problémy motora.
Ako dlho vydrží lambda sonda? Koľko najazdených kilometrov?
Žiaľ, sondy sa opotrebujú alebo zlyhajú. Teoreticky by sonda mala vydržať až 150 000 najazdených kilometrov. Za optimálnych podmienok znesú dobré sondy oveľa viac.
Aké sú typické príznaky zlyhania lambda sondy?
- výrazné zvýšenie spotreby paliva - v priemere až o 50%.
- spontánne zmeny otáčok motora
- čierny dym z výfukového potrubia
- zvýšené množstvo oxidu uhličitého a uhľovodíkov vo výfukových plynoch
- znížený výkon motora
- rozsvietenie kontrolky „kontrola motora“ (v prípade titánových sond a širokopásmových sond pripojených k systému EOBD)
Aké metódy používajú mechanici pri kontrole technického stavu lambda sondy?
- Kontrola mechanického poškodenia snímača
- Kontrola zásuvky a jej pripojení
- Kontrola káblov, ktoré spájajú sondu s ovládačom
- Kontrola stavu samotnej sondy pomocou špeciálnych prístrojov - kontrola zariadenia na ohrev sondy, kontrola zmien napätia generovaných sondou pomocou osciloskopu a/alebo diódového testera lambda sondy, kontrola stavu pomocou diagnostického počítača a tzv. Systém EOBD (v prípade titánových sond a širokopásmových sond).
S akými poruchami lambda sondy sa môžete stretnúť a čo je ich príčinou?
- Vnútorný skrat v sonde – sonda je vystavená prevádzkovému opotrebovaniu
- Vnútorný skrat – dôvodom môže byť poškodenie elektrických káblov (pretrhnutie, spálenie a pod.). Káble sa môžu poškodiť aj mechanickým nárazom, napríklad zachytením o nejaký predmet počas jazdy
- Nedostatok napätia - kábel alebo zástrčka sa môžu roztaviť, ak sa dostanú do kontaktu s horúcimi komponentmi výfukového systému a systém je možné odpojiť
- Nedostatok hmoty – možná korózia výfukového systému
- Prehriatie sondy – spôsobené extrémne vysokou teplotou výfukových plynov. Môže to byť spôsobené uvoľnenými ventilmi alebo zlým načasovaním zapaľovania
- Znečistenie sondy bielou alebo červenou vrstvou je spôsobené použitím nevhodných prísad do paliva alebo použitím nekvalitného paliva
- Znečistenie snímača mastnou a čiernou vrstvou - je spôsobené spotrebou motora, ktorý uniká veľké množstvo motorového oleja do výfukových plynov
- Znečistenie sondy vrstvou zelenej farby - spôsobené vstupom chladiacej kvapaliny do spaľovacej komory. Najčastejšie ide o indikáciu poškodeného tesnenia pod hlavou motora.
- Znečistenie sondy tmavohnedou vrstvou - dlhodobá jazda na veľmi bohatú zmes paliva a vzduchu môže spôsobiť poruchu vstrekovacieho systému (napr. opotrebované, netesné vstrekovače).
- Mechanická porucha kábla – ako pri vonkajších skratoch.
- Mechanické poškodenie sondy – náraz do sondy kameňom alebo iným predmetom počas jazdy, nesprávna inštalácia (uťahovanie nadmernou silou) atď.
- Zoxidované kontakty na zásuvke - môžete ich skúsiť vyčistiť sprejom na elektrické zástrčky.
Sondy sa neopravujú, ale vždy sa vymieňajú za nové. V konečnom dôsledku je možné poškodený kábel opraviť.
Výmena lambda sondy
V prvom rade musí mechanik nájsť lambda sondu. V mnohých autách je potrebné použiť diagnostiku alebo technické informácie výrobcu. To umožňuje presne skontrolovať, kde sa nachádza sonda, káblová zásuvka (môže byť umiestnená vedľa stredového tunela, vedľa radiacej páky) a prvky, ktoré je potrebné demontovať, aby sa k sonde dostal. Nie je to však vždy potrebné.
Na internete nájdete veľké množstvo veľmi lacných náhradných dielov, ktoré sú len zriedka kontrolované. Takéto sondy môžu byť príčinou mnohých problémov, ako je vysielanie nesprávnych signálov, nevhodná zásuvka, nevhodná zástrčka alebo môžu mať príliš krátky kábel.
Lambda sondy od známych výrobcov sú spoľahlivé a za vhodných podmienok fungujú bez porúch dlhé roky.
Ako si vybrať lambda sondu?
Novú sondu je potrebné vybrať tak, aby ideálne zodpovedala modelu auta a jeho verzii motora. Veľmi dôležitá je aj otázka montáže. Sonda musí mať vhodnú zástrčku, priemer a dĺžku kábla.
Možné problémy pri inštalácii lambda sondy
Pri montáži sondy sa môže stať, že výfukový systém je natoľko zhrdzavený, že montáž novej sondy nie je možná. Vtedy je potrebné vymeniť určitú časť výfukového systému za novú.
Výmeny len lambda sondy stojí od 20€. Vyžaduje sa jednoduchý, ale špecializovaný nástroj sondy, ako aj vysokoteplotné mazivo dodávané výrobcom sondy. Môže byť tiež potrebné resetovať chybu uloženú v palubnom diagnostickom systéme auta. Napájací kábel sondy musí byť vedený tak, aby bol bezpečný a neprišiel do kontaktu s horúcimi časťami výfukového systému.
Odstránenie lambda sondy
Autoservisy, ktoré sa zaoberajú odstránením katalyzátora, odstraňujú aj druhú lambda sondu (za katalyzátorom). V opačnom prípade po odstránení katalyzátora motor beží nepretržite v núdzovom režime. Samotné mechanické odstránenie sondy nie je účinné. Využívajú sa zásahy do softvéru motora a špeciálne montážne diely, ktoré udržujú snímač sondy mimo prúdenia výfukových plynov. Senzor zároveň nezistí nepravidelnosti spôsobené nedostatkom katalyzátora.
Pripomíname, že odstránenie katalyzátora je zákonom zakázané.