In verbrandingsmotoren zou zowel brandstofbesparing als uitlaatgasbehandeling niet mogelijk zijn zonder de aanwezigheid van de lambdasonde. Dankzij deze sensoren wordt de vervuiling van de motor drastisch verminderd en is hij aangenaam in gebruik.
De lambdasonde, ook wel zuurstofsensor genoemd, heeft als functie het verschil te meten tussen het zuurstofgehalte van de uitlaatgassen en het zuurstofgehalte in de omgeving.
Deze sensor dankt zijn naam aan de letter λ (lambda) uit het Griekse alfabet, dat wordt gebruikt om de equivalentie weer te geven tussen de werkelijke lucht-brandstofverhouding en de beschouwde ideale (of stoichiometrische) verhouding van een mengsel. Als de waarde kleiner is dan één ( λ ) betekent dat de hoeveelheid lucht niet ideaal is, dus het mengsel is rijk. Wanneer het tegenovergestelde gebeurt ( > 1 ), vanwege het hebben van overtollige lucht, wordt gezegd dat het mengsel slecht is.
De ideale of stoichiometrische verhouding, bij gebruik van een benzinemotor als voorbeeld, zou 14,7 delen lucht op één deel brandstof moeten zijn. Dit aandeel is echter niet altijd constant. Er zijn variabelen die deze relatie beïnvloeden, van omgevingscondities - temperatuur, druk of vochtigheid - tot de werking van het voertuig zelf - toerental, motortemperatuur, variatie in vereist vermogen.
De lambdasonde, die het elektronische beheer van de motor informeert over het verschil in zuurstofgehalte in de uitlaatgassen en daarbuiten, stelt hem in staat om de hoeveelheid brandstof die in de verbrandingskamer wordt geïnjecteerd, aan te passen.
Het doel is om een compromis te bereiken tussen vermogen, brandstofverbruik en emissies, waardoor het mengsel zo dicht mogelijk bij een stoichiometrische relatie komt. Kortom, de motor zo efficiënt mogelijk laten werken.
Hoe het werkt?
De lambdasonde werkt het meest effectief bij hoge temperaturen - minstens 300 °C - wat heeft vastgesteld dat de ideale locatie zich dicht bij de motor bevindt, direct naast de uitlaatspruitstukken. Tegenwoordig bevinden zich lambdasondes naast de katalysator, omdat ze een weerstand hebben waardoor ze onafhankelijk van de uitlaatgastemperatuur kunnen worden verwarmd.
Momenteel kunnen motoren twee of meer sondes hebben. Er zijn bijvoorbeeld modellen die lambdasondes voor en na de katalysator gebruiken om de efficiëntie van dit onderdeel te meten.
De lambdasonde is samengesteld uit zirkoniumdioxide, een keramisch materiaal dat bij een temperatuur van 300 ºC een geleider van zuurstofionen wordt. Op deze manier kan de sonde door middel van een spanningsvariatie (gemeten in mV of millivolt) de hoeveelheid zuurstof in de uitlaatgassen identificeren.
Een spanning tot ongeveer 500 mV duidt op een magere mix, daarboven weerspiegelt het een rijke mix. Het is dit elektrische signaal dat naar de motorregeleenheid wordt gestuurd en die de nodige aanpassingen doet aan de hoeveelheid brandstof die in de motor wordt geïnjecteerd.
Er is een ander type lambdasonde, die zirkoniumdioxide vervangt door een op titaniumoxide gebaseerde halfgeleider. Dit heeft geen referentie van het zuurstofgehalte van buiten nodig, omdat het zijn elektrische weerstand kan veranderen afhankelijk van de zuurstofconcentratie. In vergelijking met zirkoniumdioxidesensoren hebben op titaniumoxide gebaseerde sensoren een kortere responstijd, maar aan de andere kant zijn ze gevoeliger en duurder.
Het was Bosch die eind jaren zestig de lambdasonde ontwikkelde onder supervisie van Dr. Günter Bauman. Deze technologie werd voor het eerst toegepast op een productievoertuig in 1976, in de Volvo 240 en 260.
Fouten en nog meer fouten.
Tegenwoordig heeft de lambdasonde niet de beste reputatie, hoewel de noodzaak ervan onbetwistbaar is. De vervanging ervan, vaak onnodig, komt van foutcodes die worden gegenereerd door het elektronische beheer van de motor.
Deze sensoren zijn resistenter dan ze lijken, zodat ze, zelfs wanneer er direct daarmee verband houdende foutcodes verschijnen, het gevolg kunnen zijn van een ander probleem in het motormanagement, dat een weerspiegeling is van de werking van de sensor. Uit voorzorg en om te waarschuwen voor mogelijke voertuigstoringen geeft het elektronische motormanagement een sensorfout af.
Bij omruiling is het altijd een goed idee om te kiezen voor originele of erkende kwaliteitsonderdelen. Het belang van dit onderdeel is van vitaal belang voor de goede werking en gezondheid van de motor.