W silnikach spalinowych zarówno oszczędność paliwa, jak i oczyszczanie spalin nie byłyby możliwe bez obecności sondy lambda. Dzięki tym czujnikom zanieczyszczenie silnika jest drastycznie zmniejszone, a użytkowanie jest przyjemne.
Sonda lambda, zwana również sondą lambda, ma za zadanie mierzyć różnicę między zawartością tlenu w spalinach a zawartością tlenu w otoczeniu.
Ten czujnik zawdzięcza swoją nazwę literze λ (lambda) z alfabetu greckiego, który jest używany do reprezentowania równoważności między rzeczywistym stosunkiem powietrza do paliwa a uważanym za idealny (lub stechiometryczny) stosunek mieszanki. Gdy wartość jest mniejsza niż jeden ( λ ) oznacza, że ilość powietrza jest mniejsza niż idealna, więc mieszanka jest bogata. Kiedy dzieje się odwrotnie ( λ > 1 ), ze względu na nadmiar powietrza, mówi się, że mieszanina jest słaba.
Idealny lub stechiometryczny stosunek, na przykładzie silnika benzynowego, powinien wynosić 14,7 części powietrza na jedną część paliwa. Jednak proporcja ta nie zawsze jest stała. Istnieją zmienne, które wpływają na tę zależność, od warunków środowiskowych — temperatura, ciśnienie lub wilgotność — po działanie samego pojazdu — prędkość obrotowa, temperatura silnika, zmiany wymaganej mocy.
Sonda lambda, informując elektroniczne kierownictwo silnika o różnicy zawartości tlenu w spalinach i na zewnątrz, pozwala regulować ilość wtryskiwanego paliwa do komory spalania.
Celem jest osiągnięcie kompromisu między mocą, oszczędnością paliwa i emisją, aby mieszanka była jak najbardziej zbliżona do relacji stechiometrycznej. Krótko mówiąc, uzyskanie jak najwydajniejszej pracy silnika.
Jak to działa?
Sonda lambda działa najskuteczniej w wysokich temperaturach — co najmniej 300 °C — co pozwoliło ustalić, że jej idealna lokalizacja to blisko silnika, tuż przy kolektorach wydechowych. Obecnie sondy lambda można spotkać obok katalizatora, ponieważ posiadają rezystancję pozwalającą na ich podgrzanie niezależnie od temperatury spalin.
Obecnie silniki mogą mieć dwie lub więcej sond. Przykładem są modele wykorzystujące sondy lambda umieszczone przed i za katalizatorem w celu pomiaru wydajności tego składnika.
Sonda lambda składa się z dwutlenku cyrkonu, materiału ceramicznego, który po osiągnięciu temperatury 300°C staje się przewodnikiem jonów tlenu. W ten sposób sonda jest w stanie określić za pomocą zmiany napięcia (mierzonej w mV lub miliwoltach) ilość tlenu obecnego w spalinach.
Napięcie do około 500 mV wskazuje na ubogą mieszankę, powyżej odzwierciedla bogatą mieszankę. To właśnie ten sygnał elektryczny jest wysyłany do jednostki sterującej silnika i dokonuje niezbędnych zmian w ilości paliwa wtryskiwanego do silnika.
Istnieje inny rodzaj sondy lambda, który zastępuje dwutlenek cyrkonu półprzewodnikiem na bazie tlenku tytanu. Nie wymaga to odniesienia zawartości tlenu z zewnątrz, ponieważ może zmieniać jego opór elektryczny w zależności od stężenia tlenu. W porównaniu z czujnikami z dwutlenku cyrkonu czujniki oparte na tlenku tytanu mają krótszy czas odpowiedzi, ale z drugiej strony są bardziej czułe i droższe.
To właśnie Bosch opracował sondę lambda pod koniec lat 60. pod kierunkiem dr. Güntera Baumana. Technologia ta została po raz pierwszy zastosowana w pojeździe produkcyjnym w 1976 roku, w modelach Volvo 240 i 260.
Błędy i więcej błędów.
W dzisiejszych czasach sonda lambda nie cieszy się najlepszą opinią, choć jej potrzeba jest bezdyskusyjna. Jego wymiana, często niepotrzebna, wynika z kodów błędów generowanych przez elektroniczne zarządzanie silnikiem.
Czujniki te są bardziej odporne niż się wydaje, więc nawet gdy pojawią się kody błędów bezpośrednio z nimi związane, mogą wynikać z jakiegoś innego problemu w zarządzaniu silnikiem, odzwierciedlającego działanie czujnika. Jako środek ostrożności i ostrzegający przed możliwymi awariami pojazdu, elektroniczne zarządzanie silnikiem generuje błąd czujnika.
W przypadku wymiany zawsze dobrze jest postawić na części oryginalne lub o uznanej jakości. Znaczenie tego komponentu ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania i zdrowia silnika.