Sonda lambda – poznaj ją lepiej

Sonda lambda to niezwykle istotny element, który odpowiada za pomiar zawartości tlenu w spalinach. Chociaż wydaje się to niezbyt skomplikowane zadanie, od prawidłowego działania sondy lambda uzależnione jest zachowanie  właściwej proporcji mieszanki paliwowo-powietrznej. To szczególnie ważne w kwestii zapewnienia optymalnego poziomu emisji spalin. Warto zatem wiedzieć, jak taka sonda działa, co może spowodować usterkę i najważniejsze – jak ją wymienić w razie potrzeby.

Jak działa sonda lambda?

Większość samochodów jest wyposażona w co najmniej dwa czujniki tlenu umieszczone w układzie wydechowym: co najmniej jeden przed katalizatorem i jeden lub więcej za katalizatorem. Czujnik wstępny (przed katalizatorem) reguluje dopływ paliwa, podczas gdy czujnik za nim weryfikuje sprawność katalizatora.

Sondy lambda zazwyczaj klasyfikuje się jako czujniki wąskopasmowe lub szerokopasmowe.  Element pomiarowy znajduje się wewnątrz sondy - jest zamknięty w stalowej obudowie. Cząsteczki tlenu z gazów spalinowych przechodzą przez maleńkie szczeliny lub otwory w stalowej obudowie czujnika, aby dotrzeć do elementu pomiarowego lub ogniwa Nernsta. Po drugiej stronie ogniwa Nernsta tlen z powietrza na zewnątrz wydechu przemieszcza się do czujnika tlenu, gdzie następuje proces pomiaru jego ilości. Różnica w ilości tlenu pomiędzy tlenem obecnym w powietrzu na zewnątrz a tlenem obecnym w spalinach powoduje przepływ jonów tlenu, co w efekcie generuje napięcie elektryczne.

Jeśli mieszanka gazów spalinowych jest zbyt bogata i w spalinach jest zbyt mało tlenu, do elektronicznego sterownika silnika (ECU) wysyłany jest sygnał w celu zmniejszenia ilości paliwa doprowadzanego do cylindra. Jeśli mieszanka gazów spalinowych jest zbyt uboga, wysyłany jest sygnał,  aby zwiększyć ilość paliwa spalanego w komorze spalania. Zbyt wysoka ilość paliwa przyczynia się do wytworzenia węglowodorów i tlenku węgla. Zbyt mała ilość paliwa przyczynia się z kolei do powstawania szkodliwych związków zawierających tlenek siarki. Sonda lambda dba o właściwy skład spalanej mieszanki. Szerokopasmowa sonda lambda posiada dodatkowo tzw. pompę tlenu, która reguluje ilość tlenu obecnego w elemencie pomiarowym.  Pozwala to na pomiar znacznie szerszego zakresu proporcji powietrza do paliwa.

Co powoduje awarię sondy lambda?

Sonda lambda znajduje się w strumieniu spalin, dlatego może ulec zanieczyszczeniu. Powszechne źródła zanieczyszczeń to m.in. zbyt bogata mieszanka paliwowo-powietrzna, wydmuchiwanie oleju przez starsze silniki lub przedostawanie się płynu chłodzącego do komory spalania w wyniku nieszczelności uszczelki pod głowicą. Sonda narażona jest także na skrajnie wysokie temperatury. Jak każdy element w samochodzie może z czasem ulec zużyciu. Wszystkie te czynniki mogą mieć wpływ na charakterystykę reakcji sondy lambda, co skutkuje wydłużonym czasem reakcji lub przesunięciem krzywej napięcia czujnika i w dłuższej perspektywie obniżeniem wydajności elementu.

Na co zwrócić uwagę w przypadku usterki?

Gdy sonda lambda zawiedzie, komputer nie będzie w stanie określić proporcji pomiędzy powietrzem a paliwem, dlatego będzie musiał ją oszacować. Z tego powodu może wystąpić kilka objawów ostrzegawczych, na które należy zwrócić uwagę:

• Sprawdź kontrolkę silnika: wprawdzie kontrolka silnika może uaktywnić się z wielu powodów, ale w najnowszych samochodach bardzo często dotyczy to nieprawidłowej emisji spalin.
• Wysokie zużycie paliwa: uszkodzona sonda lambda zakłóca kalkulację proporcji mieszanki paliwowo-powietrznej, powodując zwiększone zużycie paliwa.
• Nierówna praca na biegu jałowym lub wypadanie zapłonów: wyjście sondy lambda wpływa na działanie zapłonu, długość cykli spalania i proporcję ilości powietrza do ilości paliwa. Wadliwy czujnik może spowodować nieprawidłową pracę silnika.
• Zmniejszone osiągi silnika, trudności w przyspieszaniu.

Rozwiązywanie problemów z sondą lambda

Aby zidentyfikować źródło usterek sondy lambda, należy wykonać następujące kroki:

• Odczytać kody błędów za pomocą narzędzia diagnostycznego. Należy zwrócić uwagę, że w przypadku problemów z sondą często może wystąpić wiele różnych kodów błędów.
• Sondy lambda mają wewnętrzną grzałkę, więc należy sprawdzić jej oporność – zwykle będzie ona dość niska.
• Sprawdzić zasilanie grzałki – często te przewody mają identyczny kolor.
• Sprawdzić złącze elektryczne pod kątem uszkodzeń lub zabrudzeń.
• Sprawdzić szczelność kolektora wydechowego i wtryskiwaczy paliwa oraz stan elementów zapłonowych – mogą one mieć wpływ na działanie czujnika.
• Sprawdzić, czy sonda lambda prawidłowo odczytuje ilość tlenu, potwierdzając wartość tlenu za pomocą analizatora spalin weryfikującego emisję czterech lub pięciu gazów.
• Za pomocą oscyloskopu sprawdzić sygnał zarówno na biegu jałowym, jak i przy prędkości obrotowej silnika ok. 2500 obr./min.
• Dane uzyskiwane w czasie rzeczywistym (live) służą do sprawdzania sygnału i stosuje się je w przypadku, gdy okablowanie czujnika jest trudno dostępne.
• Sprawdzić stan tulei ochronnej elementu pomiarowego pod kątem uszkodzeń i zanieczyszczeń.

Popularne kody błędów

Najczęstsze kody i przyczyny usterek to m.in.:

• P0135: sonda lambda przed katalizatorem 1, obieg grzewczy / otwarty
• P0175: zbyt bogata mieszanka (bank 2)
• P0713: awaria dopływu paliwa (bank 2)
• P0171: zbyt uboga mieszanka (bank 1)
• P0162: usterka obwodu sondy lambda (bank 2, czujnik 3)

Jak wymienić sondę lambda

Przed wymianą sondy należy przede wszystkim zdiagnozować z czego wynika problem.  W tym celu należy podłączyć narzędzie diagnostyczne, takie jak DS Delphi, wybrać odpowiedni pojazd i odczytać kod(-y) usterki.  Następnie należy potwierdzić kod błędu, wybierając dane w czasie rzeczywistym i porównać wartość sprawdzanego czujnika z wartością czujnika działającego prawidłowo. W razie potrzeby należy zapoznać się z danymi producenta pojazdu, aby znaleźć właściwą wartość referencyjną. Może być konieczne zastosowanie innych narzędzi lub sprzętu, aby określić, czy problem dotyczy czujnika czy np. okablowania.

• Z uwagi na to, że wiele najnowszych modeli pojazdów ma kilka czujników tlenu, należy upewnić się, że prawidłowo zidentyfikowano wadliwy czujnik.  Producenci identyfikują pozycje „bank1” lub „bank2” i „przód/tył” lub „przed/po” w nieco inny sposób, dlatego należy upewnić się, że wykryto właściwy (problematyczny) komponent. Najlepszym sposobem, aby to zrobić, jest analiza danych w czasie rzeczywistym za pomocą narzędzia diagnostycznego.
• Następnie należy odłączyć połączenie przewodowe.
• Teraz należy odkręcić czujnik z gniazda za pomocą klucza nasadowego lub klucza nasadowego dedykowanego do tego typu naprawy.  Po odkręceniu starego czujnika należy go wyrzucić  i wymienić na nowy.
• W przypadku większości sond lambda elementy dostarczane są z nałożonym na ich gwinty specjalnym środkiem przeciwzapieczeniowym przewodzącym prąd, zatem wystarczy wkręcić nową sondę w miejscu poprzedniej.
• Aby chronić gwint czujnika przed zapieczeniem, wszystkie sondy lambda firmy Delphi powleczone są środkiem zapobiegającym zapieczeniu. Jest on odporny na działanie wysokich temperatur — środek ten może być fabrycznie naniesiony na sondę lub występować jako oddzielna część zestawu.  W razie potrzeby środek chemiczny należy nałożyć na nowy czujnik przed montażem. Należy pamiętać, aby nie nałożyć go zbyt dużo, ponieważ może to spowodować zanieczyszczenie obszaru detekcji tlenu.
• Dokręcić czujnik zalecanym momentem obrotowym.
• Gdy czujnik jest już umieszczony na swoim miejscu, należy podłączyć złącze elektroniczne.
• Teraz należy ponownie podłączyć narzędzie diagnostyczne i usunąć wszystkie powiązane kody błędów.
• Na koniec uruchomić zapłon i potwierdzić, czy kontrolka silnika zgasła. Po wykonaniu powyższych czynności należy przeprowadzić test drogowy.