Sonda lambda jest częścią, o której istnieniu nie ma pojęcia większość kierowców. Oczywiście zmienia się to w momencie, w którym dojdzie do niespodziewanej awarii. Okazuje się, że ten niepozorny element o specyficznej nazwie jest niezbędny do prawidłowej pracy silnika. Co to jest sonda lambda i jaką funkcję pełni w samochodzie? Jakie są objawy jej awarii? Czy da się naprawić uszkodzony element? Odpowiedzi na te pytania znajdują się poniżej. 

 

Sonda lambda to niewielka część przypominająca świecę zapłonową, do której dodatkowo doprowadzony jest przewód. Element pracuje w bardzo ciężkich warunkach, co dodatkowo wpływa na wysokie prawdopodobieństwo wystąpienia awarii. Czujnik przez cały czas znajduje się w miejscu, gdzie ma bezpośredni kontakt z gorącym strumieniem spalin, który bardzo często osiąga temperaturę 600 stopni Celsjusza, szczególnie podczas dynamicznej jazdy. Element znajduje się w takim miejscu, że przez cały czas jest narażony na mocne drgania, wysoką temperaturę, a także na szkodliwe działanie wilgoci. Do awarii mogą przyczynić się również uszkodzenia mechaniczne, zużycie eksploatacyjne czy zabrudzenie spowodowane przez niewłaściwie pracującą jednostkę napędową. 

Zadaniem sondy lambda jest współpraca z katalizatorem, co pozwala redukować wydzielanie trujących związków. Jeśli element pracuje bez zarzutów, a układ wydechowy jest sprawny, wówczas stopień konwersji katalizatora jest optymalny. To właśnie reakcje katalityczne mają za zadanie obniżyć ilość tlenków azotu, zredukować tlenek węgla, a także zmniejszyć wydzielanie szkodliwych węglowodorów do atmosfery. W nowoczesnych samochodach stopień konwersji wynosi nawet 95%. 

Zastanawiając się, jak działa sonda lambda, warto dowiedzieć się jaką rolę pełni w całym układzie. W ten sposób o wiele łatwiej będzie zrozumieć to, jak ważna jest ona w samochodzie. Ten z pozoru niewielki element jest bardzo ważny i przekazuje wiele cennych informacji. Znajduje się tuż za kolektorem wydechowym przed katalizatorem. Modele znajdujące się w starszych pojazdach były w stanie jedynie przekazać procentową zawartość tlenu w spalinach, natomiast nowa generacja umożliwia określenie dokładnego składu spalin. 

Czujniki znajdujące się w samochodzie współpracują z komputerem, który dobiera skład mieszanki paliwa do aktualnego zapotrzebowania jednostki napędowej. Podczas tego procesu następuje wnikliwa analiza warunków eksploatacji pojazdu w danym momencie, co oznacza, że określa się prędkość samochodu, z jaką porusza się po drodze, temperaturę silnika wraz z temperaturą cieczy chłodzącej oraz wielu innych ważnych parametrów. Odpowiednie dobranie mieszanki paliwowo-powietrznej jest ściśle zależne od danych zebranych przez komputer sterujący uzyskanych z: Czujnika prędkości obrotowej jednostki napędowej, czujnika temperatury cieczy chłodzącej, czujnika prędkości samochodu, przepływomierza powietrza, czujnika położenia przepustnicy w przypadku motorów benzynowych, a także z sondy lambda. 

Urządzenie przekazuje do komputera informacje, które pozwalają dopasować mieszankę do potrzeb jednostki napędowej. Sonda lambda kieruje odpowiednie napięcie prądu elektrycznego, przesyłając informację o procentowej zawartości tlenu w spalinach. W ten sposób im większa zawartość tlenu np. 4-5%, tym mniejsze napięcie prądu. W sytuacji odwrotnej mniejsza zawartość tlenu oznacza większe napięcie. 

 

Prawidłowa zawartość tlenu w spalinach – wpływ sondy lambda na mieszankę 

Wiadomo już, że sygnały pochodzące z sondy lambda, przekazywane są bezpośrednio do komputera sterującego pracą całego układu oraz jednostki napędowej. Oznacza to, że dane udostępniane przez to niewielkie urządzenie mają wpływ na dopasowanie mieszanki paliwowo-powietrznej. Jaka powinna być prawidłowa zawartość tlenu w spalinach, aby motor pracował poprawnie? 

• Odpowiednia ilość tlenu: W sytuacji, gdy procentowa ilość tlenu w spalinach jest właściwa, wówczas sonda lambda wysyła sygnał Lambda = 1, co powoduje, że komputer nie zmienia nic w składzie mieszanki. 

• Wysoka zawartość tlenu: Kiedy procentowa zawartość tlenu w spalinach jest za wysoka i wynosi np. 4-5% wówczas spada napięcie prądu, które jest wysyłane do komputera sterującego. W takiej sytuacji informacja o zbyt ubogiej mieszance jest przetwarzana i następuje zmiana w zwiększeniu czasu wtrysku paliwa. 

• Niska zawartość tlenu: Jeśli zawartość tlenu w spalinach jest niska np. na poziomie 0,5%, wówczas konieczne jest zwiększenie napięcia prądu, które jest przesyłane do komputera. Urządzenie sterujące zmniejsza czas wtrysku paliwa. 

Odpowiednio zastosowane i dopasowane zmiany w składzie mieszanki mają wpływ na to, że w katalizatorze dochodzi do redukcji oraz utleniania z udziałem tlenu. Jest to sposób bardzo korzystny dla jego prawidłowego działania. Wówczas następuje redukcja tlenku azotu, a także utleniania się tlenku węgla m.in. do dwutlenku węgla oraz węglowodorów do dwutlenku węgla, oraz pary. Cały ten proces powoduje, że zmniejsza się ilość wydzielanych przez samochód szkodliwych związków, co ma dobry wpływ na środowisko naturalne. 

Lambda – symbol

Mało osób wie, że nazwa tego elementu wcale nie jest przypadkowa. To właśnie symbolem lambda jest wyznaczany współczynnik określający stosunek paliwa do ilości powietrza, które zostało zassane. Ten parametr, który z pozoru wydaje się mało ważny, jest kluczowy do określenia oraz weryfikacji stanu jednostki napędowej.

 

Jaka jest optymalna temperatura działania sondy lambda? 

Okazuje się, że sonda lambda działa w temperaturze od 300 stopni Celsjusza. W nowych samochodach głównie z tego powodu instaluje się dodatkowo specjalną grzałkę, która powoduje, że urządzenie działa już 30 sekund po uruchomieniu jednostki napędowej. Oznacza to, że samochód nie emituje szkodliwych substancji nawet na zimnym silniku, podczas pokonywania krótkiego odcinka drogi z niewielką prędkością. W starszych pojazdach sonda lambda działała dopiero wtedy, gdy temperatura spalin przekroczyła wartość 300 stopni Celsjusza. Było to związane z budową tego elementu oraz zasadą działania. Niestety, osiągnięcie tak wysokiej temperatury było trudne w sytuacji, gdy samochód poruszał się na krótkich trasach z niską prędkością, czyli w większości w ruchu miejskim. Z tego względu współczesne konstrukcje otrzymały sondy lambda z wbudowanymi grzałkami, aby już po upływie 30 sekund od uruchomienia silnika działać w pełni wydajnie. 

 

Sonda lambda za katalizatorem – za co odpowiada?

Druga sonda lambda znajduje się w we wszystkich nowych konstrukcjach spełniających normy Euro 3 lub wyższe. Okazuje się, że to rozwiązanie ma bardzo dobry wpływ na jakość spalin, co pozwala zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko. Druga sonda lambda montowana za katalizatorem monitoruje jego wydajność, a także dostarcza wartościowych informacji o całym procesie spalania zachodzącym w układzie. Ma ona bezpośredni wpływ na ustalenie oraz zapamiętywanie danych regulacyjnych przekazywanych do komputera, który jest odpowiedzialny za sterowanie pracą jednostki napędowej. Sonda lambda umieszczona za katalizatorem i kontrolka check engine ostrzegają właściciela pojazdu o uszkodzeniu w układzie. Wówczas po podłączeniu do komputera diagnostycznego pojawia się informacja, co kryje się pod komunikatem oznaczającym usterkę. Kontrolka check engine w tym wypadku to błąd PO302, czyli niska wydajność katalizatora. Wówczas może się okazać, że występuje konieczność wymiany uszkodzonego elementu na nowy. W niektórych pojazdach nie obejdzie się bez unoszenia auta, do czego potrzebny jest podnośnik samochodowy ułatwiający pracę nie tylko w wypadku awarii układu wydechowego. 

Rodzaje sond lambda 

• Sonda lambda szerokopasmowa: Uważana za najlepszą, ma skomplikowaną budowę i pełni kilka funkcji jednocześnie. Sonda szerokopasmowa również ma dodatkowe ogrzewanie po to, aby działać zaraz po uruchomieniu jednostki napędowej. Model składa się z dwóch różnych sond zmiennonapięciowych, które są zbudowane z dwutlenku cyrkonu. Jedna z nich ma za zadanie wykonywać pomiary, a druga pełnić funkcję komórki pompującej, czyli kierować ruchem strumienia jonów tlenu za pomocą polaryzacji. Między nimi znajduje się szczelina dyfuzyjna mająca grubość do 50 mikrometrów. To właśnie tam dostają się spaliny doprowadzone za pośrednictwem kanału. Do komórki pomiarowej przedostaje się czyste powietrze pochodzące z otoczenia. Element odpowiedzialny za wykonywanie pomiarów działa podobnie, jak sonda zmiennonapięciowa, wykazując, jaka jest ilość tlenu w spalinach. Według danych zapisanych w mapie pamięci, komputer dopasowuje optymalny skład mieszanki. Starsze modele sond zbierały informacje jedynie o tym, czy mieszanka jest bogata czy uboga. Obecnie nowe urządzenia są w stanie informować o składzie spalin w czasie rzeczywistym, co pozwala szybciej i dokładniej regulować ilość dostarczanego paliwa. Ma to bezpośredni związek ze zwiększoną oszczędnością paliwa, a także ze zmniejszeniem szkodliwej emisji spalin do środowiska naturalnego. 

• Sonda lambda zmiennooporowa: Sonda zmiennooporowa znajduje się w specjalnym korpusie wykonanym z metalu. W środku jest umieszczony element ceramiczny z dwutlenku tytanu dodatkowo pokrytego powłoką platynową. Połączenie tytanu i platyny tworzy elektrodę sondy. Urządzenie działa na zasadzie zmian zachodzących w przewodności elektrycznej całego korpusu. Kiedy w spalinach znajduje się więcej tlenu, wówczas dwutlenek tytanu ma wyższą przewodność prądu, jeśli pierwiastka jest mniej, to przewodność spada. 

• Sonda lambda zmiennonapięciowa: Model wyposażony w grzałkę, która działa bardzo szybko i sprawnie. Sonda lambda jest zamknięta w specjalnej tulei ceramicznej, która dodatkowo jest obudowana specjalną tuleją ochronną. Model zmiennonapięciowy ma wbudowany element odpowiedzialny za podgrzewanie, który jest zasilany elektrycznie. W ten sposób system jest aktywny po 20-30 sekundach po uruchomieniu jednostki napędowej. Powierzchnia wewnętrzna tworzy biegun dodatni, a zewnętrzna ujemny. Część znajdująca się wewnątrz jest podłączona bezpośrednio do zasilania elektrycznego, a także za pomocą specjalnego kanału z powietrzem atmosferycznym. Łączenie odbywa się przez powłoki platynowe, a w strumieniu gorących spalin jest zanurzona powłoka ceramiczna mająca właściwości elektroprzewodzące. W temperaturze 300 stopni Celsjusza jest przepuszczalna dla jonów tlenu. Różnica między ilością jonów tlenu w komorze ze spalinami oraz w komorze powietrznej ma wpływ na różnicę potencjałów. 

Uszkodzona sonda lambda – główne objawy awarii

Objawy uszkodzonej sondy lambda wydają się charakterystyczne, jednak nie zawsze właściciele pojazdów stawiają trafną diagnozę. Bardzo często okazuje się, że wymiana wielu elementów jest wykonana bez sensownie, ponieważ za problemy z samochodem jest odpowiedzialny właśnie ten jeden element. W momencie, gdy pojawiają się pierwsze oznaki usterki pojazdu, należy zwrócić uwagę na: 

• Widoczny wzrost zużycia paliwa o średnio 50%, co będzie odczuwalne szczególnie podczas częstych wizyt na stacji paliw. 

• Często występujące samoistne zmiany prędkości obrotowej jednostki napędowej. 

• Osłabienie samochodu, spowolniona reakcja na pedał gazu, a także brak mocy. 

• Czarny dym wydobywający się z rury wydechowej. 

• Zwiększona emisja szkodliwych tlenków węgla oraz węglowodorów. 

• Świecenie się kontrolki check engine w przypadku sond szerokopasmowych oraz tytanowych, które są podłączone bezpośrednio pod układ EOBD. 

 

Jak sprawdzić sondę lambda i jej ewentualne uszkodzenie? 

W celu sprawdzenia stanu sondy lambda mechanicy wykonują kilka czynności, które pomagają określić czy uszkodzeniu uległ właśnie ten element. Na początku przeprowadza się diagnozę pod kątem uszkodzeń mechanicznych. Następnie kontroluje się styki oraz wtyczki, a także sprawdza się stan wszystkich przewodów i ich ułożenie. Kable łączące sondę ze sterownikiem często ulegają uszkodzeniu, co objawia się problemami z odczytem danych. Ostatnią czynność, jaką wykonuje mechanik, jest kontrola stanu samego elementu. Do wykonania tego niezbędne jest posiadanie specjalistycznego sprzętu, który pomoże wykryć nieprawidłowości w napięciu. Test sondy lambda pozwala sprawdzić, w jakim stanie jest urządzenie oraz potwierdzić ewentualną konieczność wymiany. 

Sonda lambda – cena wymiany

Wymiana sondy lambda na nową jest zabiegiem koniecznym, jeśli stary element uległ uszkodzeniu. Nie należy bagatelizować usterki, ponieważ niesprawna część ma negatywny wpływ na działanie jednostki napędowej. Głównie z tego powodu należy regularnie wykonywać przegląd sondy, najlepiej co 30 000 km. Podczas badania trzeba sprawdzić, czy przewodzenie sygnałów jest prawidłowe oraz, czy uszkodzeniu nie uległy przewody. Wymiana elementu na nowy nie jest skomplikowanym zabiegiem, jednak warto brać pod uwagę to, że sama część może być droga. Wszystko jest uzależnione od tego, do jakiej marki i jakiego modelu pojazdu ma pasować. Ceny za nową sondę lambda wahają się od 150 zł do 800 zł. 

 

Częste problemy awarii sondy lambda

Sonda lambda, tak jak każdy inny element, może ulec uszkodzeniu. Warto jednak wiedzieć, co ma bezpośredni wpływ na problemy z jej prawidłowym działaniem. 

• Zużycie eksploatacyjne: Sondę należy wymieniać po przejechaniu 150 000 kilometrów. Po przekroczeniu tego limitu zdarzają się problemy ze zwarciem wewnętrznym. 

• Uszkodzony przewód: Bardzo często podczas użytkowania dochodzi do uszkodzenia przewodów, co powoduje zwarcie zewnętrzne. Kable często ulegają pęknięciu, przepaleniu lub załamaniu. Mogą także ulec uszkodzeniu na skutek oddziaływania mechanicznego. 

• Stopienie wtyczki lub przewodów: Brak napięcia najczęściej świadczy o tym, że stopieniu uległy przewody lub wtyczka. Dzieje się tak podczas przypadkowego dotknięcia gorących elementów układu wydechowego. 

• Brak masy: Powodem braku masy jest najczęściej korozja układu wydechowego. 

• Zanieczyszczenie elementu: Stosowanie niskiej jakości paliwa oraz nieodpowiednich dodatków powoduje zanieczyszczenie sondy, które objawia się powstaniem czerwonego lub białego nalotu. Jeśli powstały nalot jest koloru czarnego lub jest tłusty, wówczas istnieje ryzyko, że olej przedostaje się do spalin. Zanieczyszczenie w kolorze zielonym jest oznaką przedostawania się płynu chłodniczego do komory spalania, co oznacza konieczność wymiany uszczelki pod głowicą. Jeśli jednak nalot ma kolor ciemnobrązowy wówczas może to oznaczać awarię układu wtryskowego, czyli lejących wtryskiwaczy. 

• Przegranie sondy: Uszkodzenie sondy w postaci jej przegrzania bardzo często jest spowodowane złym momentem zapłonu lub znacznym luzem zaworów. 

• Uszkodzenia mechaniczne: Niejednokrotnie zdarza się, że powodem awarii jest uszkodzenie mechaniczne, na które kierowca lub właściciel pojazdu nie ma żadnego wpływu. Problemem może okazać się także dokręcenie elementu z dużą siłą. 

• Zaśniedziałe styki: Częstym powodem awarii jest zaśniedzenie styków elektrycznych spowodowanych procesem utleniania. Wówczas należy oczyścić je specjalnym sprayem przeznaczonym do tego celu.