A Lambdaszonda Működése és Fontossága a Gépjárművekben
A gépjármű motorjának zavartalan működése többféle alkatrész és elem hibátlan összjátékán múlik. Ezek egyike a lambdaszonda, ami segít a motorvezérlő egységnek optimalizálni az üzemanyag-levegő keveréket, így csökkentve a károsanyag-kibocsátást és javítva a motor hatékonyságát. Feladata a kipufogógázban található oxigéntartalom mérése, amely alapján az üzemanyag-levegő keverék aránya optimalizálható.
A Bosch levegőszenzorok közel öt évtizede küzdenek töretlenül a környezet megóvásáért. Több mint ötven éve kezdtek a környezetvédelmi szabályozások a gépjárműmotorok fejlesztésében is fontos szemponttá válni. Los Angeles városában a kutatók ugyanis ekkortájt azonosították először a légkörben a barnás színű fotokémiai füstködöt - ismertebb nevén a szmogot -, amelynek létrejöttében a gépjárművek által kibocsátott kipufogógáz-alkotók játszottak meghatározó szerepet. Ez késztette arra a kaliforniai törvényalkotókat 1970-ben, hogy a világ legszigorúbb - belsőégésű motorokkal szemben támasztott - károsanyag-kibocsátást korlátozó intézkedéseit létrehozzák, és ennek legelső elemévé tegyék a környezetvédelmi előírásokat. Az egyre szigorodó szabályok az autógyártókat azonnali lépésekre késztették.
A lambdatechnológia gyökerei 1889-ig nyúlnak vissza, amikor a későbbi kémiai Nobel-díjas Walther Nernst professzor termodinamikai kapcsolatokat fedezett fel a „Nernst egyenlet” formulájában, amely a mai technológia létfontosságú kulcsa. A Robert Bosch GmbH 1968-ban kezdte használni a szenzorokat az akkumulátorok előállításához használt ólomtartályok oxigéntartalmának mérésére.
Lambdaszonda (O2 szenzor), és minden amit érdemes tudni róla
A Lambdaszonda Története és Fejlődése
Az előkészítő folyamatok a harmadik fél termékeinek tesztelésével indultak, ám ezek sikertelenségét követően 1971-ben a Bosch elkezdte kifejleszteni a saját érzékelőjét. Bár a legelső eredmények a mindössze kétórás élettartam miatt kudarcnak bizonyultak, a szenzoroknak - és persze a kitartó mérnököknek - 1975-re végre sikerült elérniük a 250 órás üzemidőt, amely nagyjából 20 000 kilométeres távolság megtételének felel meg közúton. Ez az apró, de annál fontosabb áttörés végre ajtót nyithatott a tömeges termelésnek.
Az első komoly megrendelő a svéd Volvo volt, amely 1976-ban a legendás 240/260 modellek észak-amerikai piacra szánt változataiba szerelte be a Bosch oxigénszenzorait, emellett névadóként (Lambda Sond) és partnerként is részt vett a fejlesztésben. A Volvo mérnökei felfedezték, hogy a piaci bevezetés előtt álló szabályozatlan oxidációs katalizátor úgy is kialakítható, hogy a korábbinál sokkal hatékonyabban tudja kezelni a szénhidrogéneket, a szén-monoxidot (CO) és a nitrogén-oxidokat (NOx). Az új háromutas katalizátor hozzáadott egy visszacsatoló kört a már meglévő K-Jetronic üzemanyag-befecskendező rendszerhez, amely lehetővé tette a levegő és az üzemanyag keverék finomhangolását. Az új alkatrész beépítése így kiváló emissziót, vezethetőséget és üzemanyag-takarékosságot tett lehetővé.
Légtömegmérő hiba a Mazda 6-ban
„A járművek kipufogógáz-kibocsátásának ellenőrzésében valaha történt legnagyobb áttörés” - mondta Tom Quinn a Kaliforniai Levegőfelügyeleti Hatóság (Californian Air Resources Board - CARB) elnöke, amikor 1976 őszén megjelent az amerikai piacon az első lambdaszondával felszerelt Volvo 244 gépjármű. A német-svéd kooperáció sikere a többi gyártóra is hatást gyakorolt, az amerikai Ford például 1977-ben már évi 3 millió egység előállítására írt alá szerződést a Robert Bosch GmbH vállalattal.
A termékfejlesztés eközben gőzerővel zajlott, amelynek eredményeként 1982-re a lambdaszondák egy teljesen új generációja került piacra, amely már fűthető volt. Ez a gyakorlatban azt jelentette, hogy a szenzor a hidegindítást követően azonnal 400 Celsius-fokra melegedett fel, és 30 másodperc után már megbízhatóan szabályozta a keverékképzést. E nagyszerű fejlesztés az alkatrész élettartamát már 160 000 kilométerre növelte. 1988-ra egyébként az újonnan értékesített Volvo személygépkocsik 70 százaléka már rendelkezett katalizátorral, és a beépített szenzorok száma addigra elérte az 1 milliót.
Ezen innovációnak köszönhetően a Bosch nagymértékben tudta bővíteni piaci pozícióját az autóipari beszállítók között. 1986-ban hagyta el a vállalat gyártósorait a 10 milliomodik érzékelő, 1993 januárjában már 50 milliósra nőtt az elkészült lambdaszondák száma. A bűvös 500 milliós határt 2008 májusában sikerült elérni, az egymilliárdos történelmi mérföldkövet pedig 2016-ban, éppen a találmány 40. évfordulóján ünnepelhette meg a gyártó. Az autóipar környezetvédelmi fejlesztéseinek köszönhetően 1963 és 1993 között 90 százalékkal csökkent a nitrogén-oxidok kibocsátása, és ebben a Bosch-lambdaszondák is elévülhetetlen érdemet szereztek.
A Lambdaszonda Működési Elve
Az oxigénérzékelő szonda a kipufogórendszerben a motor és a katalizátor között (illetve utána is) található. Célja a kipufogógáz oxigéntartalmának mérése és az információ elküldése a motorvezérlő egységnek, amely a kapott jelek alapján egyensúlyban tartja a levegő-üzemanyag keverék arányát (a katalizátor optimális működését lambda 1 értékkel jelöljük). A lambdaszonda vagy más néven az oxigénérzékelő funkciója az üzemanyag-égés állapotának elemzése és a motor kipufogógázainak oxigénszintjének észlelése, a levegő / üzemanyag keverék minőségének a jármű vezérlőegységére történő beszámolása (ECU).
A kettes lambdaszondát a jármű kipufogórendszerébe telepítik a katalizátor után, ezért hívják katalizátor utáni lambdaszondának, vagy monitor szondának is. Feladatuk, hogy kiértékeljék a gázokat, amelyek a katalizátoron áthaladnak. Tehát a katalizátor utáni lambdaszonda fő feladata a szennyezőanyag-kibocsátás és az üzemanyag-fogyasztás hatékonyabb szabályozása a gépjármű vezérlőegység használatával.
Grande Punto ajtónyitás érzékelő probléma: útmutató
A Lambdaszonda Hibájának Jelei
- Check Engine lámpa: A motor hiba jelzőfény kigyullad, ha rossz vagy hibás lambdaszonda van a rendszerben.
- Üzemanyag-fogyasztás növekedése: Ha az érzékelő rosszul működik, akkor az üzemanyag-szállító és -égető rendszerekre is hatással van, ami megnövekedett fogyasztáshoz vezethet.
- Egyenetlen alapjárat: A lambdaszonda hiba a jármű alapjáratára is hatással bír, mivel az oxigénérzékelő segíti a motor időzítésének, az égési intervallumoknak és a levegő / üzemanyag aránynak a szabályozását.
A lambdaszondák kopó alkatrészek, és idővel meghibásodnak. A rossz vagy hibás érzékelő cseréje csökkenti a jármű kibocsátásának szintjét a légkörben, miközben a motor zökkenőmentesen és megfelelően működik.
A Lambdaszonda Meghibásodásának Okai
Számos tényező hozzájárulhat a lambdaszonda meghibásodásához. A kipufogógázok vegyi hatásainak való kitettség, a szennyeződések lerakódása a lambdaszonda felületén, valamint a víz bejutása a kipufogórendszerbe károsíthatja az alkatrészt és mérési hibákhoz, vagy akár a szenzor teljes működésképtelenségéhez is vezethet.
A Lambdaszonda Javítása és Cseréje
A lambdaszonda javítása nem mindig lehetséges, gyakran cserére van szükség. Az első lépés a hibakódok kiolvasása egy diagnosztikai készülék segítségével, ami pontos információkat nyújt az érzékelő állapotáról. Fontos, hogy a csere előtt meggyőződjünk a hiba okáról és szükségességéről. A lambdaszonda általában a katalizátor előtt vagy után található, így a cseréhez szakember segítsége javasolt.
A Lambdaszonda Típusai
Alapértelmezésben un. "feszültségugrás-szondákról" beszélünk. A szabályzószonda a motor és a katalizátor közé van beépítve. Mivel korrekt működése viszonylag magas hőmérsékleten indul el ("megszólalási hőmérséklet", kb. 350 Celsius fok), legtöbbször fűtőelemet is alkalmaznak. Az 1, vagy 2 vezetékesben nincs fűtőelem, a 3, 4, ill. több vezetékesben viszont igen.
Vezetékszám szerinti típusok:
Kormányszervo javítás: tömítés csere
- 1 vezetékes szonda: Csak jelvezeték van, a jel test maga a kocsiszekrény. Nem tartalmaz fűtőelemet.
- 3 vezetékes szonda: Egy jelvezeték (fekete) és két fehér színű fűtésszál, ezek akár fel is cserélhetők.
- 4 vezetékes szonda: Külön jel és jel testvezeték van, két fűtőszállal.
A Lambdaszonda Feszültségértékei
A szonda a kipufogógázok oxigéntartalmának függvényében változtatja a feszültségét, pontosabban feszültséget generál. Szegény keveréknél 0-0,3V, dúsnál 0,7-0,9V körüli ez az érték. Az ideális, sztöchiometrikus, lambda=1 értékű keverékösszetételhez közelítésre, illetve ebből a tartományból történő kilépésre - nagyon szűk mezőn, az ún. lambda ablakon belül - nagy feszültségváltozással válaszol.
A Lambdaszonda Belső Felépítése
A lambda szondák megbontása, szétszerelése csak roncsolásos úton lehetséges. A szondakerámia a menetes fémházba kerül beszerelésre, elől furatokkal ellátott vagy felhasított védőcső takarja. A cirkondioxid kerámia tulajdonsága, hogy kb. 300 Celsius fok fölött átereszti az oxigénionokat. A belül üreges szondakerámia külső és belső oldalát is egy vékony rétegben felvitt platinaréteg borítja, ez tölti be az elektróda szerepét. A szondakerámia külső felülete érintkezik a kipufogógázzal, míg a belső, üreges részbe külső levegő van vezetve.
Szélessávú Lambdaszonda
A legújabb fejlesztés az 5 ill. 6 vezetékes (ún. szélessávú) lambdaszonda. Extra széles működési tartományban dolgozik, 0,7-4 lambda érték között. A szonda lelke a szivattyúcella, amely oxigén-ionokat "pumpál" a szenzor "hagyományos" (Nernst) cellájához. A szivattyúzáshoz szükséges áram arányos a két cella közötti oxigénkoncentráció-különbséggel. Azaz, ha a Nernst cellában fenntartjuk a "lambda=1" légviszonyt, akkor a szivattyúzó áram arányos lesz a pillanatnyi légviszonnyal.
A mindennapi diagnosztikában három vezeték érdemel kiemelt figyelmet. A fűtésszálak vizsgálatának (Bosch szondánál: szürke-fehér) felmelegedett szonda esetén hasonló eredményt kell hoznia, amit az oldal első oszcillogramjának alsó részén, kék színnel látunk, mivel itt is szakaszos fűtésről van szó. A szonda működését a "Szivattyúcella pozitív" kábel feszültségviszonyai mutatják. Megfelelő, lambda ablakon belüli keverékösszetételnél - és persze hibátlan szondánál - szinuszjelhez közeli, csúcstól-csúcsig kb. 0,6 Volt amplitúdójú jelsorozatot kapunk állandósult üzemben.
Ellenállás-ugrás Szondák
Ezen a néven kevesen ismerik, beleértve a legtöbb alkatrész forgalmazót is. Az "5 Voltos, négyvezetékes szonda" jobban elterjedt megjelölés. Itt a kerámiaelem titándioxidból készül, ennek a tulajdonsága, hogy az ellenállását az oxigénkoncentráció függvényében változtatja. Itt az ECU által előállított feszültség csökkenésének a mértéke a szonda ellenállásától függ, ezt használja fel az ECU a keverék pillanatnyi összetételének pontos megállapításához.
Gyakori Hibakódok
- P0135: oxigénérzékelő az 1.
- P0175: a rendszer túl gazdag (2.
- P0713: üzemanyag-optimalizálási hiba (2.
- P0171: a rendszer túl sovány (1.
- P0162: Az O2 érzékelő áramkörének hibás működése (2. bank, 3.
A Lambdaszonda Cseréjének Költségei
A lambdaszonda cseréjének ára függ attól, hogy milyen típusú és márkájú az alkatrész, és hogy hány darab van belőle a kipufogórendszerben. Egy átlagos lambdaszonda cseréjének az ára kb. autó típusától és a szenzor minőségétől függően változik. A pontos költségek felméréséhez érdemes webáruházban utánanézni a várható költségeknek, vagy megkérdezni egy autószerelőt is a szükséges alkatrész beszerzését illetően.
A Hátsó Lambdaszonda Szerepe és Fontossága
A hátsó lambda szonda az autó kipufogórendszerének egyik legfontosabb eleme, amely a katalizátor után helyezkedik el és folyamatosan monitorozza a kipufogógázok oxigéntartalmát. Míg sokan csak az első lambda szondáról hallottak, addig a hátsó szonda szerepe sokkal összetettebb és kritikusabb, mint azt elsőre gondolnánk. A hátsó lambda szonda egy speciális érzékelő, amely a kipufogórendszer katalizátora után található. Feladata elsősorban a katalizátor hatékonyságának ellenőrzése és az első lambda szonda által szolgáltatott adatok validálása.
A szonda működése elektrokémiai elveken alapul. Az első és a hátsó lambda szonda közötti különbség abban rejlik, hogy míg az első szonda az égés optimalizálását szolgálja, addig a hátsó szonda a katalizátor működését ellenőrzi. A hátsó lambda szonda működése szorosan kapcsolódik az autó teljes kipufogó-utókezelő rendszeréhez. A motor égéstere után keletkező kipufogógázok először az első lambda szondán haladnak át, majd a katalizátorba jutnak. A katalizátor után elhelyezkedő hátsó szonda folyamatosan elemzi a már kezelt kipufogógázokat. A mért adatokat elektromos jelként továbbítja a motorvezérlő egységnek, amely összehasonlítja ezeket az első szonda értékeivel.
A Hátsó Lambdaszonda Hibáinak Felismerése
A hátsó lambda szonda hibáinak felismerése nem mindig egyszerű, mivel a tünetek gyakran hasonlítanak más motortechnikai problémákhoz. A motorvezérlő lámpa kigyulladása szintén gyakori tünet. A hátsó lambda szonda állapotának meghatározásához professzionális diagnosztikai eszközökre van szükség. A diagnosztika során a szonda válaszidejét, a kimeneti feszültség tartományát és a fűtőelem ellenállását vizsgálják. Egy egészséges szonda 0,1-0,9 volt között váltakozik, és válaszideje nem haladhatja meg a 100 milliszekundumot. A vizuális ellenőrzés is sokat elárul a szonda állapotáról. A korrodált csatlakozók, repedt kábelek vagy olajjal szennyezett szonda mind problémákat jelezhetnek.
A Hátsó Lambdaszonda Cseréjének Költsége
A hátsó lambda szonda cseréjének költsége jelentősen változhat az autó márkájától és modelljétől függően. Prémium márkák esetében a költségek akár kétszeresek is lehetnek. BMW, Mercedes vagy Audi autóknál gyakran 80.000-120.000 forint is lehet a teljes csere költsége. A késlekedés költsége azonban még magasabb lehet. Hibás hátsó lambda szonda esetén a katalizátor károsodhat, amelynek pótlása 200.000-500.000 forint is lehet.
A Hátsó Lambdaszonda Élettartamának Maximalizálása
A hátsó lambda szonda élettartamának maximalizálásához megfelelő karbantartásra és körültekintő használatra van szükség. Az egyik legfontosabb szabály a minőségi üzemanyag használata. Rendszeres olajcsere elengedhetetlen, mivel a leégett olaj lerakódásai eljuthatnak a kipufogórendszerbe és károsíthatják a szondákat. A motor hideg indítása után érdemes néhány percet várni az intenzív terhelés előtt.
Összefoglalás
A lambdaszonda kulcsfontosságú szerepet játszik a gépjárművek károsanyag-kibocsátásának kezelésében és a motor megbízhatóságához. A rendszeres karbantartás és a problémák mielőbbi felismerése nemcsak a környezetre gyakorolt negatív hatásokat csökkentheti, hanem a megnövekedett üzemanyag-fogyasztásból adódó többletköltségeket is minimalizálhatja. Ha a lambdaszonda meghibásodásának jeleit észleljük, mielőbb szakemberhez fordulni a legbiztonságosabb megoldás.
| Jelenség | Lehetséges ok | Teendő |
|---|---|---|
| Check Engine lámpa világít | Hibás lambdaszonda | Diagnosztikai vizsgálat, hibakód kiolvasás |
| Megnövekedett üzemanyag-fogyasztás | Hibás keverékképzés | Lambdaszonda ellenőrzése, csere szükség esetén |
| Egyenetlen alapjárat | Hibás oxigénszabályozás | Lambdaszonda és kapcsolódó alkatrészek ellenőrzése |
| Záptojás szag a kipufogóból | Elégetlen benzin a katalizátorban | Lambdaszonda és katalizátor ellenőrzése |