Sonda lambda

Adam Klimek

Ekspert Team Total

W związku z coraz surowszymi przepisami dotyczącymi składu spalin przemysł motoryzacyjny zmierza do dalszej redukcji emisji spalin z produkowanych samochodów. Z tego powodu w prawie wszystkie pojazdy z silnikami o zapłonie iskrowym wbudowywane są katalizatory trójfunkcyjne. Dla zapewnienia dobrego stosunku konwersji katalizatora i osiągnięcia optymalnego działania silnika mieszanka paliwowo-powietrzna musi być stale kontrolowana i dopasowywana do bieżących warunków. Za to zadanie odpowiada sonda lambda i moduł sterujący silnika.

 

Dla osiągnięcia optymalnego, pełnego spalania proporcja mieszanki paliwowo-powietrznej musi wynosić około 1:14,5. Proporcja ta określana jest również jako λ = 1. W celu stałego zagwarantowania tej optymalnej proporcji sonda lambda mierzy zawartość tlenu w spalinach. Zależnie od zawartości tlenu sygnał napięciowy wskazuje modułowi sterującemu silnika mieszankę bogatą albo ubogą. Moduł sterujący ustawia na podstawie tych danych optymalny skład mieszanki. System ten określany jest jako zamknięty krąg regulacyjny.

Pomiar zawartości tlenu odbywa się przy pomocy dwóch różnych rodzajów sond lambda: z czujnikami z dwutlenku cyrkonu i z dwutlenku tytanu. Różnią się one od siebie tym, że sonda cyrkonowa generuje napięcie, a sonda tytanowa musi być zasilana.

 

Sonda cyrkonowa: czujnik z dwutlenku cyrkonu styka się bezpośrednio ze spalinami swoją stroną zewnętrzną, chronioną przez tuleję ochronną. Strona wewnętrzna elementu styka się z powietrzem z otoczenia. Obie strony czujnika pokryte są warstwą platyny działającej jako elektroda. Jony tlenu przechodzą przez tę warstwę i wytwarzają napięcie. Od temperatury 300°C część z dwutlenku cyrkonu staje się przewodząca dla jonów tlenu. Jeśli zawartość tlenu po obu stronach tego elementu jest różna, w wyniku jego właściwości fizycznych powstaje napięcie elektryczne, które służy jako wielkość pomiarowa dla modułu sterującego silnika. W przypadku mieszanki bogatej napięcie to jest duże, w przypadku mieszanki ubogiej – niskie.

 

Sonda tytanowa: czujnik z dwutlenku tytanu nie wytwarza napięcia. Działa on na zasadzie zmieniającego się oporu. Wraz ze zmieniającą się zawartością tlenu w spalinach zmienia się również opór elementu z dwutlenku tytanu. Po przyłożeniu do niego napięcia napięcie wyjściowe zmienia się zależnie od stężenia tlenu w spalinach. Sonda ta, w przeciwieństwie do sondy cyrkonowej, nie potrzebuje powietrza atmosferycznego jako wartości odniesienia i dlatego jej wymiary są mniejsze.

 

Oba rodzaje sond w celu szybszego osiągnięcia temperatury roboczej wyposażone są w element grzejny. Układ sterujący z sondą lambda wyłączony jest podczas uruchamiania zimnego silnika, fazy rozgrzewania i przy pełnym obciążeniu.

 

Skutki awarii:

• wysokie zużycie paliwa,

• mała moc silnika,

• duża emisja spalin,

• zaświecenie się lampki kontrolnej silnika,

• zapisanie kodu błędu.

 

Przyczyny awarii:

• zwarcia wewnętrzne i zewnętrzne,

• brak połączenia z masą / napięcia zasilania,

• przegrzanie,

• nagar / zanieczyszczenie,

• uszkodzenia mechaniczne,

• zastosowanie paliwa z ołowiem / uszlachetniaczy.