Do czego służy sonda lambda?
Zasada pomiaru resztkowego tlenu w spalinach (czyli to, co za zadanie ma sonda lambda) jest znana od późnych lat 60-tych XX wieku. W szczególności Bosch uczestniczył w opracowaniu funkcjonalnej sondy lambda. Dlatego pierwotnie czujnik tlenu nosił nazwę Bosch Probe. Volvo było jednym z pierwszych producentów, którzy ją zaimplementowali. Być może widzieliście kiedyś kanciasty model 240, który miał grecką literę „lambda” na osłonie chłodnicy. Jeśli tak, to spotkaliście się z jednym z pierwszych zastosowań tego czujnika.
Dlaczego faktycznie nazwano to lambda? Prawdopodobnie dlatego, że na podstawie swojego sygnału sterownik silnika o zapłonie iskrowym dostosowuje stosunek mieszanki benzyny do powietrza, czyli stosunek lambda. Jeżeli lambda jest równe 1, uzyskuje się tzw. stosunek stechiometryczny benzyny i powietrza. Ma 14 kilogramów benzyny na 14,7 kg powietrza. Jeśli lambda jest mniejsze niż 1, wynikiem jest bogata mieszanka palna, tj. z nadmiarem benzyny. I odwrotnie, jeśli lambda jest większa niż 1, to palna mieszanka jest uboga z nadmiarem powietrza. Całość pracuje na wielkości różnicy napięć elektrycznych (spadku napięcia) pomiędzy częścią wymywaną spalinami a częścią sondy wymywaną przez otaczające powietrze.
Sondy lambda ewoluują od wielu lat
Od początku stosowania opracowano kilka typów sondy lambda. Jeśli spojrzymy na sondę lambda z punktu widzenia funkcji i dostarczania danych, to najprostsze systemy wykorzystujące tlenek cyrkonu lub dwutlenek tytanu mogą podać tylko wartości graniczne dla bogactwa mieszaniny. Jednak te sondy lambda nie były używane od wielu lat. Znacznie lepsza jest tak zwana szerokopasmowa sonda lambda. Może wykrywać ilość tlenu w spalinach w sposób ciągły w całym zakresie mierzonych wartości.
Następnie rozróżniamy sondę lambda na podstawie „prędkości roboczej”. Pierwsze sondy lambda z lat 70-tych nazywane są prostymi. Aby zapewnić niezawodny sygnał, należy je najpierw podgrzać do temperatury roboczej, czyli spalin. Może to jednak zająć kilka minut. Dlatego od lat 80-tych producenci samochodów zaczęli stosować podgrzewane czujniki tlenu. W przeciwieństwie do prostych sond lambda nie trzeba było czekać na rozgrzanie spalin, ponieważ zastosowano dodatkowy elektryczny obwód grzewczy. To właśnie aktywne ogrzewanie znacznie poprawiło działanie sondy. Uruchomienie silnika trwało około 30 sekund. Najnowsze sondy lambda to tak zwane sondy planarne. Wystarczy około 10 sekund, aby w pełni uruchomić ich funkcje. W przyszłości spodziewamy się dalszego skrócenia tego czasu.
Jak wygląda sonda lambda?
Sondę lambda można dość łatwo wykryć po prostu patrząc na rurę wydechową. Nawet w czasach, gdy silniki benzynowe spełniały maksymalne normy emisji spalin Euro 2, system emisji był wystarczający z jedną sondą lambda umieszczoną przed trójfunkcyjnym katalizatorem. Od czasu normy emisji Euro 3 zastosowano co najmniej dwa czujniki tlenu. Ta znajdująca się przed katalizatorem nazywana jest kontrolką i faktycznie pełni taką samą rolę jak pojedyncza sonda w starszych systemach. Sonda za katalizatorem nosi nazwę diagnostycznej albo kontrolnej.
Zewnętrznie sondy lambda wyróżniają się również liczbą prowadzących do nich przewodów. Może to być jeden, dwa, trzy lub cztery. To zależy od dojrzałości systemu. Jeden przewód wykorzystuje nieogrzewany czujnik tlenu. Biegun ujemny (albo masa) jest rozwiązywany poprzez przewodzący kontakt między obudową sondy a rurą wydechową, do której jest wkręcona. Jeśli czujnik tlenu ma dwa przewody, jest to również wersja nieogrzewana. W tym przypadku ujemny styk elektryczny (masa) jest rozwiązywany przez drugi przewodnik.
Tylko trójprzewodowa sonda lambda jest wyposażona w ogrzewanie. Do ogrzewania służą dwa przewody, trzeci to sygnał do sterownika silnika. Ramę rozwiązuje się analogicznie jak w wersji z jednym przewodem, czyli poprzez przewodzące osadzenie sondy w rurze wydechowej.
Najbardziej zaawansowana jest czteroprzewodowa sonda lambda. Jest to takie samo rozwiązanie jak przy trzech przewodach, czyli podgrzewana sonda z tą różnicą, że biegun ujemny jest rozwiązywany przewodem i jest podłączony do sterownika silnika.
Jak wykryć zużytą sondę lambda?
Sonda lambda narażona jest na bardzo niepożądane skutki, ponieważ otwiera się do rury wydechowej. Z jednej strony duże wahania temperatur, z drugiej agresywne środowisko spalin. Czasami może się po prostu zepsuć, a jeśli nie, pamiętaj, że sonda lambda się starzeje, co powoduje niedokładność sygnału.
Jeżeli sonda lambda jest zużyta, silnik pracuje normalnie. Jednak może to spowodować zwiększone zużycie paliwa. Wysłużoną sondę lambda można również rozpoznać po zapachu benzyny, który wydobywa się za samochodem z już pracującym silnikiem. Może to oznaczać, że palna mieszanina jest bogatsza niż powinna. Oczywiście jest to tylko orientacyjna ocena. Rzeczywisty stan sondy określa się dopiero po pomiarze napięcia na przewodach dodatnim i ujemnym.
Producenci twierdzą, że zużyty czujnik tlenu może zwiększyć zużycie paliwa nawet o 15 procent. W tym samym czasie spada również moc silnika. Jednak kierowca przyzwyczaja się do tego, ponieważ dzieje się to w sposób ciągły. Krótko mówiąc, czasem ciężko wykryć, że sonda się zużyła.
ZOBACZ RÓWNIEŻ: Jaka jest minimalna prędkość na autostradzie? Wyjaśniamy raz na zawsze
Zepsuta sonda lambda – co może się dziać?
Jeśli sonda lambda jest już na ostatnim pociągnięciu lub jest już całkowicie niesprawna, istnieje kilka zasadniczych objawów. Silnik może się wyłączyć, a po ponownym uruchomieniu może towarzyszyć mu szarpanie. Podczas jazdy mogą także wystąpić wahania mocy silnika, gdy samochód przez chwilę jedzie normalnie, ale po chwili przestaje jechać i tak w kółko. W skrajnym przypadku wywoływany jest tryb awaryjny silnika ze stałą proporcją mieszania lambda, czemu towarzyszy zapalona lampka kontrolna układu emisji lub elektroniki silnika.
Szczególnie w samochodach, których silniki benzynowe spełniają normę Euro 3 i wyższą, zdarza się, że świeci się kontrolka elektroniki (układu emisji), ale silnik samochodu pracuje normalnie. Wiele osób z taką wadą jeździ normalnie, deprecjonując problem. Przyczyną jest awaria drugiej sondy lambda (diagnostycznej, sterującej), czyli tej za katalizatorem, lub niedopasowanie pomiędzy dwoma sondami. Problem w tym, że w większości stacji diagnostycznych nie przejdzie się przeglądu z takim problemem.
Oprócz wspomnianych wcześniej wad, wadliwie działająca sonda lambda może spowodować uszkodzenie drogiego katalizatora podczas długotrwałej pracy, na skutek podwyższonej temperatury spalin na skutek spalania zbyt bogatej mieszanki nawet przy częściowym obciążeniu, kiedy mieszanka nie powinna być zbyt bogata. Generalnie nieogrzewane sondy lambda mają żywotność od około 50 000 do 80 000 km, ogrzewane do około 160 000 km. Cena sondy lambda wahają się od ok. 400 zł do 1000 zł. Jest to zatem znacznie tańsza część, niż nowy katalizator trójfunkcyjny. Dodać musimy, że sprawną sondę lambda można także znaleźć na złomowiskach czy skupach części samochodowych – oczywiście jej żywotność pozostaje niewiadomą, ale i cena jest zdecydowanie niższa i wynosi zazwyczaj ok. 50 zł.
Jakie są możliwe przyczyny mechanicznego uszkodzenia czujnika tlenu?
Pęknięcie sondy lambda: Ta usterka zwykle występuje z powodu nieprawidłowego montażu w rurze wydechowej. Należy dodać, że demontaż sondy z niej nie jest do końca prosty, gdyż jej gwint jest przeważnie dosłownie zarośnięty w gwincie w wydechu.
Uszkodzenie złącza lub przewodów z powodu wysokiej temperatury: Dzieje się tak, gdy wejdą w kontakt z gorącymi rurami wydechowymi.
Korozja styków przewodów: Przyczyną jest wilgoć. Sonda następnie dostarcza zniekształcony sygnał.
Przerwany przewód: jest to zwykle spowodowane wadliwą instalacją lub nieodpowiednim czujnikiem tlenu dla danego typu silnika.
Luźna uszczelka sondy w wydechu: Spowodowana nieprawidłową instalacją.
Szare lub białe naloty na czujniku: Przyczyną jest zwykle spalanie dodatków lub oleju.
