Czujnik mierzący zawartość tlenu w spalinach, czyli właśnie sonda lambda, powstał dzięki idei precyzyjnego dawkowania odpowiednich ilości powietrza i paliwa dla uzyskania jak najbardziej optymalnej mieszanki. Zauważono bowiem, że gdy w mieszance ilość tlenu jest bardzo mała, to jest ona zbyt bogata, a gdy tlenu jest dużo więcej, wtedy mieszanka staje się uboga. Dla jak najlepszego i najskuteczniejszego spalania paliwa na 1 kg paliwa powinno przypadać 14,7 kg powietrza. Wtedy mówi się, że mieszanka paliwowo-powietrzna jest stechiometryczna, a lambda, czyli współczynnik nadmiaru powietrza wynosi 1. Stąd czujnik tlenu w spalinach przybrał swoją nazwę, ponieważ jego zadaniem jest wysyłanie informacji do komputera o składzie spalin, tak aby stale zachować odpowiednie proporcje mieszanki.
Dlaczego sonda lambda jest tak ważna?
Poza wspomnianą we wstępie kwestią umożliwienia optymalnego spalania paliwa, a tym samym prawidłowej pracy katalizatora, czujnik tlenu odpowiada również za skład gazów spalinowych i pojawiających się w nich szkodliwych związków. Ma to bezpośredni wpływ na emisję spalin. Jeżeli mieszanka paliwowo-powietrzna jest zbyt bogata, wytwarzają się węglowodory i tlenki węgla. Gdy tlenu jest zbyt wiele w mieszance, powstają natomiast szkodliwe tlenki siarki.
Sonda lambda – zasada działania
Sonda lambda jest rodzajem niewielkiej baterii umieszczonej w układzie wydechowym. Część służąca do pomiaru ilości tlenu jest zamknięta w stalowej obudowie i znajduje się w środku kanału wydechowego, co umożliwia jej kontakt ze spalinami. Zewnętrzna część czujnika jest nieosłonięta i znajduje się na zewnątrz kanału, tak aby mieć styczność z powietrzem otoczenia. Sonda lambda do działania wymaga odpowiedniej temperatury. Musi zostać nagrzana do około 350 st. C i wytrzymuje temperatury do 800 stopni Celsjusza. Nowoczesne czujniki wyposażone są w grzałki, dzięki którym czas nagrzewania został skrócony do 20-30 sekund po odpaleniu silnika. Działanie czujnika tlenowego opiera się na jego napięciu. Gdy napięcie jest niskie, oznacza to, że w mieszance znajduje się zbyt wiele paliwa, a gdy jest ono wysokie – oznacza to znowu, że mieszanka jest zbyt bogata. Napięcie powstaje dzięki przepływowi jonów tlenu, który z kolei wytwarza się ze względu na różnicę ilości cząsteczek tlenu z otoczenia i tych znajdujących się w gazach spalinowych. Informacje o napięciu wysyłane są do sterownika, który decyduje o wtrysku paliwa. Układ elektroniczny koryguje odpowiednio dawkowanie paliwa. Aby nie doszło do nierównomiernej pracy silnika, paliwo podawane jest z niewielkim opóźnieniem. Oprócz składu mieszanki sterownik musi również uwzględnić obciążenie jednostki napędowej, zakres otwarcia przepustnicy i obroty silnika. W skrócie pomiary dokonywane są około 100 razy na sekundę, natomiast do korekty dawki dochodzi 300 razy na minutę. Sondy lambda są najczęściej wąsko- lub szerokopasmowe. Drugie z nich wyposażone są również w pompę tlenu odpowiedzialną za regulację ilości tlenu w czujniku, co umożliwia dokładniejszy pomiar składu mieszanki.
Sterownik nie zawsze bierze pod uwagę odczyty z czujnika tlenu, który zostaje odłączony podczas delikatnej jazdy, hamowania silnikiem czy nagłego przyspieszania. Wtedy to wahania w proporcjach mieszanki są naturalne.
W większości nowoczesnych samochodów montuje się co najmniej dwa czujniki tlenu. Pierwszy z nich znajduje się przed katalizatorem i odpowiada za wysyłanie informacji o konieczności korekty dawki paliwa, a sonda lambda za katalizatorem kontroluje jego prawidłowe funkcjonowanie.
Objawy i skutki awarii sondy lambda
Ze względu na swoje położenie czujnik może ulec uszkodzeniu na skutek zanieczyszczenia np. zbyt bogatą mieszanką paliwowo-powietrzną, olejem silnikowym lub płynem chłodniczym pod wpływem nieszczelności uszczelki głowicy silnika. Jest on nie tylko narażony na czynniki chemiczne, ale również termiczne, ponieważ temperatura jego pracy jest bardzo wysoka, a w kontakcie z zimną wodą (np. w przypadku przejazdu przez kałużę) może dojść do szoku termicznego. Czujnik tlenu w spalinach jest również elementem eksploatacyjnym, którego żywotność szacuje się na 90 000-100 000 km, a czujników ze spiralami grzejnymi – do 160 000 km przebiegu.
Objawami świadczącymi o awarii sondy lambda są przede wszystkim świecąca się kontrolka silnika, wyższe zużycie paliwa (czasami zmiany idzie dostrzec jedynie podczas jazdy w mieście), nierówna praca silnika na biegu jałowym, wypadanie zapłonu oraz ogólne pogorszenie osiągów jednostki napędowej. Uszkodzony czujnik może również doprowadzić do zepsucia katalizatora, gdy spalanie paliwa odbywa się w układzie wydechowym. Jeżeli awaria nie zostanie wykryta przez dłuższy czas, może nawet dojść do zapłonu katalizatora ze względu na wzrost temperatury w układzie. Ogromne znaczenie w sprawnym działaniu sondy lambda ma rodzaj i jakość paliwa wlewanego do baku, a także to czy dolewany jest dodatek zawierający ołów, który działa niszcząco na sondę. Jeżeli paliwo jest zanieczyszczone i słabej jakości, może ono nieodwracalnie uszkodzić czujnik. Również fakt braku obudowy na jego zewnętrznej części sprawia, że jest on narażony na uszkodzenia mechaniczne, np. przez kamienie wylatujące spod kół.
Usterka sondy lambda pociąga za sobą dalsze konsekwencje nie tylko w postaci ryzyka awarii innych sąsiadujących podzespołów (np. katalizatora), czy też elementów silnika, jak również wpływa na zwiększenie emisji szkodliwych substancji do atmosfery wraz ze spalinami. Dlatego warto co jakiś czas wybrać się do warsztatu i sprawdzić skład mieszanki. Cena takiej usługi, a nawet wymiany czujnika jest bowiem dużo niższa od kosztów związanych z zakupem i instalacją nowego katalizatora.
Kontrola sondy lambda
Dla prawidłowego funkcjonowania sondy lambda warto sprawdzać ją co 30 000 km, nawet gdy jej żywotność oszacować można na przebiegi rzędu 100 000 km, a w przypadku podgrzewanych czujników nawet do 160 000 km. Kontrola czujnika obejmuje odczytanie błędów z komputera oraz sprawdzenie odpowiednich wartości roboczych za pomocą narzędzia diagnostycznego.
Sprawdzane są również rezystancja wewnętrznej grzałki, zasilanie, złącza elektryczne, okablowanie oraz siła sygnałów wysyłanych przez sondę. Jeśli podczas diagnostyki zauważy się niepokojące objawy, czujnik zostanie wykręcony i rozpoczyna się kontrola wzrokowa. Wiele nieprawidłowości można rozpoznać po kolorze nalotu na elemencie pomiarowym czujnika tlenu. Czarny i tłusty nalot świadczy o szybkim zużyciu oleju. Trzeba wtedy dodatkowo sprawdzić jego poziom oraz stan uszczelniaczy i pierścieni tłokowych, jak również prowadnic zaworów. Gdy sonda lambda ma na swojej powierzchni nalot koloru ciemnobrązowego oznacza to, że mieszanka paliwowo-powietrzna jest zbyt bogata. Warto wtedy sprawdzić, czy wtrysk działa prawidłowo oraz czy ciśnienie paliwa jest na odpowiednim poziomie. Uszkodzenie uszczelki głowicy cylindrów i związany z tym wyciek płynu chłodniczego powoduje natomiast pojawienie się zielonego nalotu. Z kolei czerwony lub biały kolor to osad pojawiający się na sondzie w związku z używaniem nieodpowiednich dodatków do paliwa.
Oprócz okresowej diagnostyki warto również raz na jakiś czas użyć samochodu w trasie, aby wszelkie zanieczyszczenia mogły wypalić się z czujnika tlenu. Wysoka temperatura sprzyja bowiem jego samooczyszczaniu.
Sonda lambda – wymiana
Wymiana czujnika mierzącego tlen w spalinach może być dość skomplikowana, szczególnie dla niedoświadczonych kierowców. Dlatego warto zlecić ją specjalistom z warsztatu. Problemem jest w dużej mierze położenie sondy, która często zamontowana jest w taki sposób, że dostęp do niej jest możliwy jedynie dzięki specjalnym nakładkom kątowym na klucze. Trudność w demontażu może również przysporzyć rdza na kolektorze wydechowym. Wtedy to odkręcenie czujnika na siłę może spowodować uszkodzenie jego gniazda. Ponowny montaż wymaga momentu dokręcania podanego w instrukcji obsługi samochodu (lub 40-50 Nm w razie braku tych informacji) oraz pokrycia gwintu czujnika wysokotemperaturową pastą, dzięki której ponowny demontaż nie będzie problematyczny.
Skomentuj