Sondy lambda

Spaliny i katalizator

Spaliny wydobywające się z komór spalania, oprócz nieszkodliwych składników jak para wodna, azot oraz dwutlenek węgla zawierają także te szkodliwe. Są wśród nich niespalone węglowodory oznaczane jako HC, tlenki azotu – Nox oraz tlenek węgla – CO. Te trzy grupy składników są „oczyszczane” w katalizatorze, zwanym trójdrożnym właśnie dlatego, że działa na trzy sposoby. Wnętrze katalizatora składa się z wielu kanalików pokrytych warstwą katalityczną z platyny, rodu i palladu, na której w wysokich temperaturach zachodzi chemiczna przemiana szkodliwych składników spalin w nieszkodliwe.

Historia

Sondy lambda pojawiły się po raz pierwszy w seryjnym samochodzie w 1976 roku. Wspomagały one sterownik silnika i katalizator oraz umożliwiły spełnienie z nadwyżką restrykcyjnych norm ekologicznych stanu Kalifornia. W 1982 roku pojawiły się sondy z podgrzewanym sensorem. W 1985 roku zastosowano przewód masowy ułatwiający diagnostykę sondy. W 1990 roku opracowano wielowarstwowy sensor planarny o dwukrotnie skracający osiągnięcie temperatury pracy. Od 1992 roku sondy są obowiązkowym wyposażeniem. Pojawiają się także sondy dla silników Diesla. Osiągnięcie roku 2013 to odporne na sadzę szerokopasmowe sondy dla jednostek wysokoprężnych

Przykładowe kolory przewodów sond (wg NTK)

• Sondy z dwutlenkiem cyrkonu mają od jednego do czterech kabli: przewód sygnałowy jest czarny, jeśli masa nie jest doprowadzona przez gwint, dochodzi osobny przewód w kolorze szarym, w sondach ogrzewanych są jeszcze dwa białe przewody zasilające grzałkę.
• Sondy z dwutlenkiem tytanu zawsze mają grzałkę, stąd cztery przewody: minusowy przewód sygnałowy jest czarny, plusowy jest żółty, minusowe zasilanie grzałki jest białe, ale plusowe w zależności od typu: czerwone lub szare.
• Sondy szerokopasmowe mają pięć przewodów. Grzałka ma zasilanie żółte i niebieskie, przewód prądowy pompy jest biały, przewód napięciowy komory pomiarowej jest szary, czarny przewód łączy funkcję masy i sygnałowego komory pomiarowej.

Znaczenie współczynnika lambda

Przy lambda równym jeden, CO i HC nie osiągają swych minimów, jednak występuje minimum emisji NOx. Podwyższanie lambdy, czyli zubożanie mieszanki, powoduje asymptotyczny spadek CO i HC, ale i drastyczny wzrost NOx. Z kolei przy bogatej mieszance, a więc nadmiarze paliwa, oczywiste jest pojawienie się niespalonych węglowodorów, którym towarzyszy CO, oraz wzrost ilości tlenków azotu.
Na wyposażeniu współczesnych samochodów sonda znajduje się nie tylko przed katalizatorem. Do sprawdzenia wydajności procesu katalitycznego oczyszczania i pośrednio działania pierwszej sondy stosowana jest kolejna sonda, za katalizatorem. W bardziej zaawansowanych konstrukcjach używa się większej ilości sond przed katalizatorem. Ma to uzasadnienie w tym, że jedna sonda mierzy poziom tlenu w strumieniu z kilku cylindrów. Jeśli jeden cylinder będzie pracował przy wysokiej lambdzie a inny przy niskiej, rezultatem będzie średni odczyt wskazujący na prawidłowe spalanie, mimo ewidentnego problemu. Dlatego oprócz zwiększenia liczby sond, stosuje się kolejne czujniki wykrywające nieprawidłowości na podstawie innych parametrów spalin i nie tylko. Kolejne czujniki badają temperaturę spalin, zawartość NOx, ciśnienie w komorze spalania czy występowanie spalania detonacyjnego.

Objawy zużytej sondy:

• kontrolka check engine,
• spadek mocy silnika,
• nierówne obroty,
• wzrost zużycia paliwa,
• paliwo w układzie wydechowym,
• praca w trybie awaryjnym,
• błędy w układzie diagnostycznym,
• trudności z uruchomieniem silnika,
• przegrzewanie się silnika w wyniku zbyt spalania ubogiej mieszanki.

Przykłady uszkodzonych sond

• Zielono-szare osady wskazują na wyciek płynu chłodzącego. uszkodzenia
• Czarne tłuste osady wskazują na zwiększone zużycie oleju.
• Ciemnobrązowe przebarwienia wskazują na zbyt bogatą mieszankę.
• Czerwonawe lub białe naloty wskazują na zanieczyszczone paliwo.
• Nalot spowodowany zanieczyszczeniem paliwa dodatkiem czteroetylku ołowiu.
• Zerwane lub bez izolacji przewody zostały uszkodzone mechanicznie.
• Pęknięta osłona wiązki przewodów uszkodzona mechanicznie.
• Mechaniczne szkodzenie lub utlenienie styków wtyczki.
• Stopienie izolacji wiązki w wyniku kontaktu z gorącym wydechem.
• Mechaniczne uszkodzenie wyjścia z sondy wiązki przewodów.