Polttomoottoreissa polttoaineen säästö ja pakokaasujen käsittely eivät olisi mahdollisia ilman lambda-anturin läsnäoloa. Näiden antureiden ansiosta moottorin saastuminen vähenee huomattavasti ja käyttö on miellyttävää.
Lambda-anturin, joka tunnetaan myös nimellä happianturi, tehtävänä on mitata eroa pakokaasujen happipitoisuuden ja ympäristön happipitoisuuden välillä.
Tämä anturi on saanut nimensä kirjaimesta λ (lambda) kreikkalaisesta aakkosesta, jota käytetään edustamaan todellisen ilma-polttoainesuhteen ja seoksen ideaalisen (tai stoikiometrisen) suhteen välistä vastaavuutta. Kun arvo on pienempi kuin yksi ( λ ) tarkoittaa, että ilman määrä on pienempi kuin ihanteellinen, joten seos on rikas. Kun käy päinvastoin ( λ > 1 ), koska siinä on ylimääräistä ilmaa, seoksen sanotaan olevan huono.
Ihanteellinen tai stoikiometrinen suhde, kun käytetään esimerkkinä bensiinimoottoria, pitäisi olla 14,7 osaa ilmaa yhteen osaan polttoainetta. Tämä osuus ei kuitenkaan aina ole vakio. On olemassa muuttujia, jotka vaikuttavat tähän suhteeseen ympäristöolosuhteista – lämpötila, paine tai kosteus – itse ajoneuvon toimintaan – kierrosluvut, moottorin lämpötila, vaaditun tehon vaihtelut.
Lambda-anturi, joka ilmoittaa moottorin elektroniselle ohjaukselle pakokaasujen ja sen ulkopuolella olevien happipitoisuuksien eroista, mahdollistaa sen, että se voi säätää palotilaan ruiskutetun polttoaineen määrää.
Tavoitteena on saavuttaa kompromissi tehon, polttoainetalouden ja päästöjen välillä niin, että seos saadaan mahdollisimman lähelle stoikiometristä suhdetta. Lyhyesti sanottuna moottorin saaminen toimimaan mahdollisimman tehokkaasti.
Kuinka se toimii?
Lambda-anturi toimii tehokkaimmin korkeissa lämpötiloissa – vähintään 300 °C –, mikä on määrittänyt, että sen ihanteellinen sijainti on lähellä moottoria, aivan pakosarjan vieressä. Nykyään lambda-anturit löytyvät katalysaattorin vierestä, sillä niissä on vastus, joka mahdollistaa niiden lämmittämisen pakokaasun lämpötilasta riippumatta.
Tällä hetkellä moottoreissa voi olla kaksi tai useampia antureita. Esimerkiksi on olemassa malleja, jotka käyttävät lambda-antureita, jotka sijaitsevat ennen ja jälkeen katalyytin, tämän komponentin tehokkuuden mittaamiseksi.
Lambda-anturi koostuu zirkoniumdioksidista, keraamisesta materiaalista, joka muuttuu 300 ºC:n lämpötilassa happi-ionien johtimeksi. Tällä tavoin anturi pystyy tunnistamaan jännitevaihtelun avulla (mV tai millivolteina mitattuna) pakokaasuissa olevan hapen määrän.
Jännite noin 500 mV:iin asti osoittaa laihaa sekoitusta, sen yläpuolella se heijastaa rikasta sekoitusta. Tämä sähköinen signaali lähetetään moottorin ohjausyksikköön, ja se tekee tarvittavat säädöt moottoriin ruiskutetun polttoaineen määrään.
On olemassa toisenlainen lambda-anturi, joka korvaa zirkoniumdioksidin titaanioksidipohjaisella puolijohteella. Tämä ei vaadi happipitoisuuden viittausta ulkopuolelta, koska se voi muuttaa sähkövastusta riippuen happipitoisuudesta. Verrattuna zirkoniumdioksidiantureisiin titaanioksidipohjaisilla antureilla on lyhyempi vasteaika, mutta toisaalta ne ovat herkempiä ja niiden hinta on korkeampi.
Bosch kehitti lambda-anturin 1960-luvun lopulla tohtori Günter Baumanin valvonnassa. Tätä tekniikkaa sovellettiin ensimmäisen kerran tuotantoajoneuvoissa vuonna 1976 Volvo 240- ja 260-malleissa.
Virheitä ja lisää virheitä.
Nykyään lambda-anturilla ei ole paras maine, vaikka sen tarve on kiistaton. Sen vaihtaminen, usein tarpeeton, johtuu moottorin elektronisen hallinnan luomista virhekoodeista.
Nämä anturit ovat vastustuskykyisempiä kuin miltä ne näyttävät, joten jopa niihin suoraan liittyvien virhekoodien ilmaantuessa ne voivat johtua jostain muusta moottorin hallinnassa olevasta ongelmasta, joka heijastelee anturin toimintaa. Varotoimenpiteenä ja varoittaakseen mahdollisista ajoneuvon toimintahäiriöistä elektroninen moottorinhallinta antaa anturivirheen.
Vaihdon yhteydessä on aina hyvä idea valita alkuperäisiä tai tunnustettuja laadukkaita osia. Tämän komponentin merkitys on elintärkeä moottorin asianmukaisen toiminnan ja kunnon kannalta.