Componentele motoarelor cu ardere interne ale autoturismelor pot fi clasificate pe baza multor aspecte. Conform modului în care sunt organizate, există părți care sunt responsabile pentru ca motorul să funcționeze - și există părți care sunt responsabile pentru ca acesta să funcționeze curat.
Fără sonda lambda o mașină poate funcționa, dar absența sa ar fi evidentă în multe situații. În acest articol vă prezentăm una dintre cea mai veche sonda de mașină.

Prezentare 
O sonda de oxigen (sau sonda lambda, unde lambda reprezintă raportul de echivalență aer- combustibil, notat de obicei λ) este un dispozitiv electronic care măsoară proporția de oxigen (O2) din gazul sau lichidul testat.
A fost dezvoltat de Robert Bosch GmbH la sfârșitul anilor 1960 sub supravegherea Dr. Günter Bauman. Elementul sonda original a fost realizat din ceramică de zirconiu în formă de degetar acoperit cu un strat subțire de platină atât pe partea de evacuare, cât și pe cea de referință și era disponibil atât în formă încălzită, cât și în formă neîncălzită.

Sonda plană a apărut pe piață în 1990 și a redus semnificativ greutatea sondei din ceramică și a încorporat încălzitorul în structura ceramică. Astfel a rezultat o sondă care își poate atinge temperatura de funcționare semnificativ mai devreme - importanța acestui lucru va fi discutată mai târziu.
Cea mai comună aplicație este măsurarea concentrației de oxigen a gazelor de eșapament la motoarele cu ardere internă ale automobilelor, calculul raportului aer- combustibil și, dacă este necesar, reglarea dinamică a acestuia astfel încât catalizatorii să poată funcționa optim. O sondă de oxigen va genera de obicei aproximativ 0,9 volți atunci când amestecul de combustibil este bogat și există puțin oxigen în evacuare.

Operațiune
Sondele de oxigen pentru automobile, cunoscute sub numele de sonde lambda, permit controlul electronic modern al injecției de combustibil și al emisiilor. Ele ajută la determinarea în timp real dacă raportul aer - combustibil al motorului cu ardere internă este destul sau nu.
Deoarece sondele de oxigen sunt amplasate în fluxul de gaze de eșapament, ele nu măsoară direct aerul sau combustibilul care intră în motor, dar dacă o fac, raportul aer - combustibil poate fi determinat indirect.
Injecția de combustibil pe lângă faptul că permite injecția electronică de combustibil să funcționeze eficient, această tehnică de control al emisiilor poate reduce cantitatea de combustibil nears și oxizi de azot eliberați în atmosferă.
Combustibilul nears este o poluare sub formă de hidrocarburi în aer, în timp ce oxizii de azot (gaze NOx) sunt rezultatul temperaturilor camerei de ardere care depășesc 1300 Kelvin, ducând la formarea de ploi acide din cauza excesului de aer din amestecul de combustibil. Volvo a fost primul producător de automobile care a folosit această tehnologie la sfârșitul anilor 1970, împreună cu convertorul catalitic.

Datorita principiului de baza de funcționare, este extrem de important de mentionat ca sonda lambda nu masoară de fapt concentratia de oxigen, ci mai degraba diferenta dintre cantitatea de oxigen din gazele de evacuare si cantitatea de oxigen din aer.
Amestecul bogat creează o cerere mare de oxigen. Această cerere provoacă o creștere a tensiunii datorită transportului ionilor de oxigen prin stratul sondei. Un amestec slab provoacă tensiune scăzută, deoarece există exces de oxigen.

Sonda lambda Volvo 240 (sursa: www.wikipedia.org)

Informațiile despre concentrația de oxigen sunt trimise către computerul de management al motorului sau către unitatea de control al motorului (ECU), care reglează cantitatea de combustibil injectată în motor pentru a compensa excesul de aer sau excesul de combustibil. În medie, ECU încearcă să mențină un anumit raport aer - combustibil interpretând informațiile primite de la sonda de oxigen.
Obiectivul principal este un compromis între performanță, economie de combustibil și emisii, care este atins printr-un raport aer - combustibil. Pentru motoarele cu aprindere prin scânteie, sistemele moderne se ocupă de trei tipuri de emisii:

• hidrocarburi (care sunt eliberate atunci când combustibilul nu este complet ars)
• monoxid de carbon (care rezultă dintr-o funcționare ușor bogată) și
• NOx ( care domină dacă amestecul este slab).

Defecțiunea acestor sonde, fie din cauza îmbătrânirii normale, a utilizării combustibililor cu plumb sau a combustibilului contaminat cu siliconi sau silicați, poate duce la deteriorarea catalizatorului mașinii și la reparații costisitoare.

Modificarea semnalului trimis de sonda lambda către computerul motorului poate fi fie dăunătoare controlului emisiilor, fie poate cauza chiar deteriorarea vehiculului. Când motorul este sub sarcină redusă (de exemplu, în timpul unei accelerații foarte ușoare sau la o viteză constantă), acesta funcționează în „closed loop mode”. Aceasta se referă la o buclă ca feedback între ECU și sonda (sondele) de oxigen în care ECU ajustează cantitatea de combustibil și se așteaptă ca răspunsul sondei de oxigen să se schimbe ca rezultat.
Această buclă forțează motorul să funcționeze ușor slab și ușor bogat în cicluri succesive, deoarece încearcă să mențină un raport preponderent mediu Dacă modificările fac motorul să funcționeze moderat slab, eficiența combustibilului se va îmbunătăți ușor, uneori cu emisii crescute de NOx, temperaturi mult mai ridicate ale gazelor de eșapament și uneori cu o ușoară creștere a puterii, ceea ce duce rapid la rateuri și pierderi drastice de putere, precum și potențiale deteriorări ale motorului și ale convertizorului catalitic (din cauza rateurilor de aprindere).

Sonda lambda cu membrană din zirconiu (sursa: www.wikipedia.org)

Dacă modificările fac motorul să funcționeze cu un amestec bogat, va exista o ușoară creștere a puterii până la un anumit punct, dar cu prețul unei scăderi a eficienței combustibilului și al creșterii hidrocarburilor nearse - pe lângă o creștere semnificativă a temperaturii de evacuare care determină supraîncălzirea convertorului catalitic.
Funcționarea prelungită cu amestecuri bogate poate provoca o defecțiune catastrofală a catalizatorului. ECU controlează momentul aprinderii și lățimea impulsului injectorului de combustibil, astfel încât modificările care schimbă motorul să funcționeze prea slab sau prea bogat pot duce la o economie de combustibil ineficientă dacă combustibilul este aprins prea devreme sau prea târziu în ciclul de ardere.
Cu toate acestea, există situații în care sonda lambda nu intervine în funcționarea motorului. Atunci când un motor cu ardere internă este sub sarcină mare (cum ar fi accelerația deschisă), ieșirea sondei de oxigen este ignorată și ECU îmbogățește automat amestecul pentru a proteja motorul, deoarece rateurile de aprindere sub sarcină sunt mult mai probabil să provoace daune.

Acesta se numește motor „open-loop ”. În această stare, orice modificare a ieșirii sondei este ignorată. La multe mașini (cu excepția unor modele cu turbo) intrările debitmetrului de aer sunt ignorate, deoarece altfel pot reduce performanța motorului din cauza unui amestec prea bogat sau prea slab și pot crește riscul de deteriorare a motorului.

Defecțiuni, intervale de înlocuire
Durata de viață a sondei încălzite este de obicei de 160.000 km. Depunerile normale se ard în timpul funcționării și defectarea are loc din cauza epuizării catalizatorului. În acest caz, sonda indică un amestec slab, ECU îmbogățește amestecul, gazele de eșapament sunt îmbogățite cu monoxid de carbon și hidrocarburi, iar consumul de combustibil se deteriorează.

Benzina cu plumb contaminează sondele de oxigen și convertoarele catalitice. Durata de viață a majorității sondelor de oxigen poate fi tolerată în prezența benzinei cu plumb, dar durata de viață a sondei este scurtată la 24 000 km.
Scurgerile de ulei în motor pot acoperi vârful sondei cu depuneri negre uleioase, ceea ce duce la pierderea răspunsului.
Un amestec prea bogat provoacă un depozit de pulbere neagră pe sondă. Acest lucru se poate datora unei defecțiuni a sondei în sine sau unei probleme în altă parte a sistemului de alimentare cu combustibil.

Conectarea unei tensiuni externe la sondele de oxid de zirconiu le poate deteriora. Cele mai comune simptome ale unui sonde de oxigen defecte sunt:

• Verificați lumina motorului de pe tabloul de bord,
• Emisii crescute,
• Consum crescut de combustibil,
• zitare în timpul accelerării,
• Bâlbâială la schimbarea vitezei,
• Ralanti dur.