Sonda lambda – jak działa i jakie są objawy jej awarii?

Sonda lambda to element, który decyduje o tym, ile mieszanki i w jakich proporcjach trafiać będzie do komory spalania. Z pozoru niewielka rzecz, decyduje o tym, jak pracuje silnik w naszym samochodzie, ile zużywa paliwa, jaką ma moc i czy z rury wydechowej nie wydobywa się czarny dym.

Sonda lambda mierzy tak naprawdę zawartości tlenu w spalinach. Tyle i aż tyle. Bo to właśnie na podstawie tego pomiaru, komputer w samochodzie decyduje o ilości paliwa w mieszance paliwowo-powietrznej. Łatwo sobie wyobrazić, co się dzieje, jeśli w mieszance jest za dużo lub za mało powietrza. Samochód traci moc, krztusi się, zużywa znacznie więcej paliwa, silnik zaczyna nierówno pracować, a to w dłuższej perspektywie ciągnie za sobą łańcuch kolejnych awarii. Nie bez znaczenia jest także skład spalin, który w takiej sytuacji przekracza wszystkie dozwolone normy. To trochę tak, jakby przez silnik przelewało się niespalone paliwo a wraz z nim węglowodory, tlenki z sadzą włącznie. Część z tego trafi w pierwszej kolejności do filtrów i katalizatora, ale w takich ilościach skutecznie i szybko go zapcha.

Sonda lambda – czym jest i gdzie się znajduje w samochodzie?

Sonda lambda to czujnik umieszczony w układzie wydechowym pomiędzy silnikiem a katalizatorem. Po raz pierwszy sonda została zastosowana w latach 70., a w latach 90. stała się elementem obowiązkowym każdego nowego samochodu. Sondy lambda nie występuję w silnikach gaźnikowych, pojawiły się w autach z układami wtryskowymi. Jedną z pierwszych marek, która chwaliła się sondą, lambda było Volvo, umieszczając stosowny znaczek na grillu swoich samochodów.

Najpopularniejsze są sondy cyrkonowe wyposażone w czujnik zawierający elektrolit w stanie stałym. Miernik pokrywają dwie platynowe płytki, służące za katalizator spalin. Jedna płytka ma bezpośredni kontakt ze spalinami, a druga z powietrzem atmosferycznym. Ceramiczna obudowa z dwutlenku cyrkonu ma za zadanie chronić cały element przed zanieczyszczeniami. Oprócz tego wewnątrz sondy znajduje się specjalna grzałka.

Sonda lambda – jak działa i jaką pełni funkcję?

Przyjmuje się, że na 1 kg spalonego paliwa przypada 14,7 kg powietrza dla silnika benzynowego i 14,6 kg powietrza dla silnika wysokoprężnego. Jeśli zastosujemy inny rodzaj paliwo to:

• 15,5 kg powietrza potrzebnego do spalenia 1 kg gazu LPG,
• 17,19 kg powietrza potrzebnego do spalenia 1 kg gazu CNG.

Jeżeli ilość paliwa jest większa, mieszankę uznaje się za bogatą. Jeśli mniejsza – mieszanka jest uboga. Te właśnie informacje sonda przekazuje do komputera, a komputer reguluje skład mieszanki.

Aby sonda lambda mogła dokonać pomiaru, temperatura spalin musi przekraczać 300 stopni Celsjusza. Dopiero wtedy obudowa końcówki sondy staje się przepuszczalna dla jonów, co umożliwia ich analizę. Do przyspieszenia pracy sondy montuje się specjalne grzałki.

Rodzaje sond lambda

We współczesnych samochodach stosowane są trzy podstawowe rodzaje sond lambda: Zmiennonapięciowa, zmiennooporowa i szerokopasmowa oraz cyrkonowa lub tytanowa.

Sonda lambda zmiennonapięciowa

Zmiennonapięciowa sonda lambda jest umieszczona w tulei ceramicznej. Posiada ona wmontowany element grzewczy, dzięki któremu jest gotowa do pracy już po pół minuty od uruchomieniu silnika. Na zewnętrznej powierzchni sondy zmiennonapięciowej tworzy się biegun ujemny, a na wewnętrznej powierzchni biegun dodatni. Strumień spalin opływa elektroprzewodzącą powłokę ceramiczną, która w temperaturze pow. 300 stopni Celsjusza przepuszcza jony tlenu. Na podstawie różnicy jonów pomiędzy komorą powietrzną a komorą ze spalinami wytwarza się różnica potencjałów przetwarzana w sygnał, który odczytać może komputer.

Sonda lambda zmiennooporowa

Zmiennooporowa sonda lambda jest osłonięta metalowym korpusem, a jej trzon stanowi korpus ceramiczny, wytworzony z dwutlenku tytanu powleczonego platyną. Tytan i platyna działają jak elektroda sondy. Zasada działania tego typu sondy lambda opiera się o zmianę przewodności elektrycznej korpusu. Dwutlenek tytanu, gdy tlenu jest więcej, zwiększa swoją przewodność, a gdy jest go mniej, zmniejsza. Na tej podstawie tworzony jest sygnał dla komputera.

Sonda lambda szerokopasmowa

Szerokopasmowa sonda lambda jest najbardziej skomplikowana. Tworzą ją tak naprawdę dwie sondy zmiennonapięciowe, wytworzone z dwutlenku cyrkonu. Jedna z nich służy za komórkę pomiarową, a druga za komórkę pompującą. Przy określonej temperaturze strumień jonów wprawia się w ruch, którym można kierować zmienną polaryzacją. Pomiędzy tymi dwoma komórkami przepływa strumień spalin. Jedna z komórek bada go i określa stężenie tlenu w spalinach, a druga za pomocą napięcia prądu informuje komputer o odpowiednim w danym momencie składzie mieszanki.

Sonda lambda cyrkonowa i tytanowa

Inny podział sond opiera się na materiale, z którego są wykonane. Wyróżniamy tutaj sondy cyrkonowe i tytanowe. Cyrkonowa sonda lambda ma czujnik z dwutlenku cyrkonu oraz potrzebuje kontaktu z powietrzem, aby za pomocą właściwości fizycznych wytworzyć napięcie, które służy, jako wielkość pomiarowa dla modułu sterującego silnika. Czujnik z dwutlenku tytanu działa na zasadzie zmieniającego się oporu i nie potrzebuje powietrza, jako wartości odniesienia.

Z kolei sonda tytanowa ma czujnik z dwutlenku tytanu, który nie wytwarza napięcia. Działa on na zasadzie zmieniającego się oporu. Wraz ze zmieniającą się zawartością tlenu w spalinach zmienia się również opór elementu z dwutlenku tytanu.

Jakie są przyczyny awarii sondy lambda?

Sonda powinna działać bez problemów przez 100 – 150 tys. km. Później jej sprawność może być różna. Nie oznacza to jednak, że od razu trzeba ją wymieniać. Po prostu może ulec awarii ze względu na czas i przebieg samochodu.

Najczęstszymi przyczynami awarii sondy lambda są:
• przegrzanie,
• zanieczyszczenie np. nagarem,
• uszkodzenia mechaniczne,
• zastosowanie paliwa z ołowiem
• zwarcia wewnętrzne lub zewnętrzne,
• brak połączenia z masą.

Awaria sondy lambda – kiedy pojawiają się pierwsze objawy?

Pierwszym sygnałem nieprawidłowości, który mówi o nieprawidłowym działaniu sondy Lambda, jest zapalenie kontrolki „check engine”. Co prawda może ona oznaczać wiele innych awarii, jednak warto w pierwszej kolejności sprawdzić właśnie sondę. Szczególnie jeśli jednocześnie:
• wzrośnie zużycie paliwa (może nawet o połowę),
• silnik straci moc,
• obroty sinika zaczną falować,
• w spalinach pojawi się czarny dym.

Sonda lambda – skutki awarii

Nieprawidłowe działanie sondy lambda bezpośrednio przekłada się na niewłaściwe proporcje mieszanki paliwowo-powietrznej, a to prowadzi do wzrostu zużycia paliwa i spadku mocy.

Jednak to tylko początek kłopotów, bo jazda z niesprawną sondą, czyli na nieprawidłowej mieszance paliwowej pociągnie za sobą znacznie poważniejsze awarie.

Najczęstsze to:

• przegrzewanie się układu spalania,
• awaria katalizatora (szybkie wyniszczania się warstwy aktywnej katalizatora),
• przegrzewanie silnik,
• awarie silnika.

Jak sprawdzić sondę lambda?

Sondę można sprawdzić urządzeniem diagnostycznym, jeśli jednak silnik działa poprawnie, sonda też działa poprawnie. Warto jednak, co jakiś czas sprawdzić podłączenie sondy oraz wszystkich przewodów. Podstawowym testem są też oględziny pod kątem uszkodzeń mechanicznych oraz zanieczyszczenia.
Jeśli sonda zanieczyszczona jest czarnym nalotem – świadczyć to może o dużej ilości oleju w spalinach, jeśli zielonym nalotem — o długiej jeździe na zbyt bogatej mieszance, co może być objawem awarii układu wtryskowego.

Sonda lambda – cena

Koszt sondy lambda jest różny. Waha się od 200 do ponad 1400 zł w skrajnych przypadkach (Mazda, Suzuki). Warto także pamiętać, że współczesne samochody mają kilka sond. Przeważnie dwie, przed i za katalizatorem.

Jak dbać o sondę lambda?

Jeśli dbamy o silnik i kontrolujemy jego elementy regularnie, minimalizujemy ryzyko awarii sondy lambda. Niemniej jednak warto sprawdzać jej stan, co 30 tys. km, a jeśli tego nie robimy, po 150 tys. koniecznie.