Σε κινητήρες εσωτερικής καύσης, τόσο η εξοικονόμηση καυσίμου όσο και η επεξεργασία των καυσαερίων δεν θα ήταν δυνατή χωρίς την παρουσία του καθετήρα λάμδα. Χάρη σε αυτούς τους αισθητήρες, η ρύπανση του κινητήρα μειώνεται δραστικά και είναι ευχάριστο στη χρήση.
Ο αισθητήρας λάμδα, γνωστός και ως αισθητήρας οξυγόνου, έχει τη λειτουργία της μέτρησης της διαφοράς μεταξύ της περιεκτικότητας σε οξυγόνο των καυσαερίων και της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στο περιβάλλον.
Αυτός ο αισθητήρας οφείλει το όνομά του στο γράμμα λ (λάμδα) από το ελληνικό αλφάβητο, το οποίο χρησιμοποιείται για να αντιπροσωπεύει την ισοδυναμία μεταξύ της πραγματικής αναλογίας αέρα-καυσίμου και της θεωρούμενης ιδανικής (ή στοιχειομετρικής) αναλογίας ενός μείγματος. Όταν η τιμή είναι μικρότερη από ένα ( λ ) σημαίνει ότι η ποσότητα του αέρα είναι μικρότερη από την ιδανική, άρα το μείγμα είναι πλούσιο. Όταν συμβαίνει το αντίθετο ( λ > 1 ), για την ύπαρξη περίσσειας αέρα, το μείγμα λέγεται ότι είναι φτωχό.
Η ιδανική ή στοιχειομετρική αναλογία, χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα έναν βενζινοκινητήρα, θα πρέπει να είναι 14,7 μέρη αέρα προς ένα μέρος καυσίμου. Ωστόσο, αυτή η αναλογία δεν είναι πάντα σταθερή. Υπάρχουν μεταβλητές που επηρεάζουν αυτή τη σχέση, από τις περιβαλλοντικές συνθήκες — θερμοκρασία, πίεση ή υγρασία — έως τη λειτουργία του ίδιου του οχήματος — rpm, θερμοκρασία κινητήρα, διακύμανση της απαιτούμενης ισχύος.
Ο αισθητήρας λάμδα, ενημερώνοντας την ηλεκτρονική διαχείριση του κινητήρα για τη διαφορά στην περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια και στο εξωτερικό, του επιτρέπει να προσαρμόζει την ποσότητα του καυσίμου που ψεκάζεται στον θάλαμο καύσης.
Ο στόχος είναι να επιτευχθεί ένας συμβιβασμός μεταξύ ισχύος, οικονομίας καυσίμου και εκπομπών, φέρνοντας το μείγμα όσο το δυνατόν πιο κοντά σε μια στοιχειομετρική σχέση. Εν ολίγοις, να κάνετε τον κινητήρα να λειτουργεί όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά.
Πως δουλεύει?
Ο αισθητήρας λάμδα λειτουργεί πιο αποτελεσματικά σε υψηλές θερμοκρασίες —τουλάχιστον 300 °C— γεγονός που έχει καθορίσει ότι η ιδανική θέση του είναι κοντά στον κινητήρα, ακριβώς δίπλα στις πολλαπλές εξάτμισης. Σήμερα, οι ανιχνευτές λάμδα μπορούν να βρεθούν δίπλα στον καταλυτικό μετατροπέα, καθώς έχουν αντίσταση που τους επιτρέπει να θερμαίνονται ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία των καυσαερίων.
Επί του παρόντος, οι κινητήρες μπορούν να έχουν δύο ή περισσότερους ανιχνευτές. Για παράδειγμα, υπάρχουν μοντέλα που χρησιμοποιούν ανιχνευτές λάμδα που βρίσκονται πριν και μετά τον καταλύτη, προκειμένου να μετρηθεί η απόδοση αυτού του εξαρτήματος.
Ο ανιχνευτής λάμδα αποτελείται από διοξείδιο του ζιρκονίου, ένα κεραμικό υλικό που όταν φτάσει τους 300 ºC γίνεται αγωγός ιόντων οξυγόνου. Με αυτόν τον τρόπο, ο καθετήρας είναι σε θέση να αναγνωρίσει μέσω μιας διακύμανσης τάσης (μετρούμενη σε mV ή millivolt) την ποσότητα οξυγόνου που υπάρχει στα καυσαέρια.
Μια τάση έως περίπου 500 mV υποδηλώνει ένα άπαχο μείγμα, πάνω από αυτό αντανακλά ένα πλούσιο μείγμα. Αυτό το ηλεκτρικό σήμα αποστέλλεται στη μονάδα ελέγχου κινητήρα και κάνει τις απαραίτητες ρυθμίσεις στην ποσότητα του καυσίμου που εγχέεται στον κινητήρα.
Υπάρχει ένας άλλος τύπος ανιχνευτή λάμδα, ο οποίος αντικαθιστά το διοξείδιο του ζιρκονίου με έναν ημιαγωγό που βασίζεται σε οξείδιο του τιτανίου. Αυτό δεν χρειάζεται αναφορά της περιεκτικότητας σε οξυγόνο από το εξωτερικό, καθώς μπορεί να αλλάξει την ηλεκτρική του αντίσταση ανάλογα με τη συγκέντρωση οξυγόνου. Σε σύγκριση με τους αισθητήρες διοξειδίου του ζιρκονίου, οι αισθητήρες με βάση το οξείδιο του τιτανίου έχουν μικρότερο χρόνο απόκρισης, αλλά από την άλλη πλευρά, είναι πιο ευαίσθητοι και έχουν υψηλότερο κόστος.
Ήταν η Bosch που ανέπτυξε τον ανιχνευτή λάμδα στα τέλη της δεκαετίας του 1960 υπό την επίβλεψη του Δρ. Günter Bauman. Αυτή η τεχνολογία εφαρμόστηκε για πρώτη φορά σε ένα όχημα παραγωγής το 1976, στα Volvo 240 και 260.
Λάθη και άλλα λάθη.
Σήμερα, ο ανιχνευτής λάμδα δεν έχει την καλύτερη φήμη, αν και η ανάγκη του είναι αδιαμφισβήτητη. Η αντικατάστασή του, συχνά περιττή, προέρχεται από κωδικούς σφαλμάτων που δημιουργούνται από την ηλεκτρονική διαχείριση του κινητήρα.
Αυτοί οι αισθητήρες είναι πιο ανθεκτικοί από ό,τι φαίνονται, έτσι ώστε, ακόμη και όταν εμφανίζονται κωδικοί σφαλμάτων που σχετίζονται άμεσα με αυτούς, μπορεί να προκύψουν από κάποιο άλλο πρόβλημα στη διαχείριση του κινητήρα, που αντανακλάται στη λειτουργία του αισθητήρα. Ως προφύλαξη και για να προειδοποιήσει για πιθανές δυσλειτουργίες του οχήματος, η ηλεκτρονική διαχείριση κινητήρα παρουσιάζει σφάλμα αισθητήρα.
Σε περίπτωση αλλαγής, είναι πάντα καλή ιδέα να επιλέγετε γνήσια ή αναγνωρισμένης ποιότητας ανταλλακτικά. Η σημασία αυτού του εξαρτήματος είναι ζωτικής σημασίας για την καλή λειτουργία και την υγεία του κινητήρα.