A Lambda Szonda Átfogó Diagnosztikája és Ellenőrzése, Különösen az Egyvezetékes Típusok Esetében

Nincs korszerű motorvezérlő rendszer lambda szonda (oxigén szenzor) nélkül. Mivel benzines modellekben a benzin-levegő keverék összetételére jelentős ráhatása van, a motorvezérlő rendszerben kiemelt jelentőséggel bír. A lambda-szonda vagy kevésbé ismert nevén oxigénszenzor a kipufogó rendszer elengedhetetlenül fontos alkatrésze. Fontos szerepet játszik abban, hogy az autó szén-dioxid (CO2) és egyéb szennyező anyag kibocsátása megfeleljen az Európai Uniós előírásoknak. A gépjárművekben a lambdaszondát az üzemanyag és levegő arányának szabályozására alkalmazzák. Találkozhatunk vele még λ-szondaként, vagy oxigénszenzornak is nevezhetik.

A Lambda Szonda Működési Elve és Fontossága

Elhelyezkedése az autó kipufogó rendszerében található. A lambdaszonda dízel és benzines gépjárművekben ugyanúgy megtalálható. A gépkocsik kipufogórendszerébe épített szondáknak kettős szerepük van. A kipufogógáz oxigéntartalmának folyamatos mérésével egyrészt az üzemanyag és a levegő mennyiségi arányának szabályozásához, másrészt a katalizátor hatékony működéséhez szükséges oxigénszint beállításához elektromos jelet szolgáltat. Nélkülözhetetlen szerepet játszanak a motor által kibocsátott károsanyag mennyiségének csökkentésében.

A lambda szonda az oxigéntartalmát méri a kipufogó gágnak. Motorvezérlőnek küldi a mért jelet, és a motorvezérlő pedig eldönti, hogy milyen mértékben és milyen irányba kell beavatkozni a keverék összetételébe. Több ok miatt is előnyös, ha ideális a motorban levegő-üzemanyag összetétel, de legfőképp a katalizátor hatékonysága miatt. Az eszköz képes mérni az autó által kibocsátott gáz és a környezeti levegő oxigénkoncentrációja közötti különbséget, amelyet kommunikál a vezérlőegység (engine control unit, ECU) részére. A jelzés befolyásolja, hogy mekkora gázmennyiséget kap a motor, ez pedig elengedhetetlen a károsanyag redukció és a megfelelő motor működéshez.

A fontos alkatrészt az 1970-es években fejlesztette ki a Volvo, a mai modern autókban pedig már két lambda-szondát is elhelyeznek.

Miért fontos a megfelelő működés?

A lambda-szonda megfelelő műszaki állapota kiemelten fontos, hiszen a meghibásodás következtében fokozódhat az üzemanyag-felhasználás, növekedhet a környezetszennyezés, csökkenhet a motorteljesítmény, extra költségek jelentkezhetnek. Otto-motor esetében a működésképtelen lambda szonda jelentős túlfogyasztást okozhat, a benzinben túl dús keverék ráadásul lemossa a hengerfalról az olajfilmet, ami rendellenes motorkopáshoz vezet. A benzinnel felhígult motorolaj kenési problémákat okozhat. A dús keverék miatt a katalizátor hatékonysága drasztikusan leesik, a környezetet feleslegesen terheljük.

Lambda szonda cseréje

A Lambda Szonda Típusai és Felépítése

Alapértelmezésben úgynevezett "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.

Cirkon-dioxid (Nernst) szondák

A cirkon-dioxid (feszültség ugrás szonda) kb. 300 °C-tól kezd el működni és feszültséget hoz létre. 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. A kipufogógázban, illetve környezeti levegőben eltérő az oxigéntartalom, a kerámia már említett tulajdonságából adódóan oxigénion vándorlás jön létre, aminek következtében feszültség generálódik a két elektróda között. A kerámia külső, tehát a kipufogó gázzal érintkező részén egy vékony kerámiaréteg védi a platinát a kipufogógáz esetleges szilárd részecskéitől.

Planár szonda

Bonyolultabb szerkezet a Bosch által kifejlesztett lapos mérőcellás (az autós köztudatban inkább a planár megnevezés ismert) szonda. A generált feszültség értéke itt is 0 és 1 Volt közötti. A kerámia egység magában foglalja a mérőcellát és a fűtőegységet is. A planár szonda lényegesen jobb tulajdonságokkal bír, mint a fentebb említett Nernst-szonda. Már 150 Celsius fokos kipufogógáz hőmérsékleten működik, így a "megszólalási ideje" rendkívül kicsi, 3-5 másodperc. Akár 930 fokos hőmérsékletet is elvisel, várható élettartama hosszú. A planár szonda mára teljesen kiszorította a Nernst-szondát a gyári, első beépítés tekintetében.

Gyakran felmerülő kérdés: ha tönkrement a "mezei" szonda, lehetséges-e a lényegesen jobb paraméterekkel bíró planár szondára kicserélni? A műszaki jellemzőket szem előtt tartva ez a csere mindenképpen csak ajánlható. A planár szondát "mezeire" cserélni viszont semmiképp sem ajánlott, a lambda-szabályozás sínylené meg a gyengébb műszaki jellemzőket.

Titán-dioxid (ellenállás-ugrás) szondák

A titán-dioxid (ellenállás ugrás szonda) kb. 500 °C-on válik üzemképessé. BMW némelyik modellje és OPEL némelyik modellje alkalmazta ezt a típusú lambda szondát. 5V-os referencia áramkörre van szüksége, amit a motorvezérléstől kap. Nem feszültséget hoz létre, hanem az ellenállása változik. Értékelése a feszültség esés mérésén alapul. 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. Nagyon kevés motornál találkozhatunk ezzel a szondatípussal, pl. a BMW, az Opel, a Volvo néhány típusán.

Lambda szonda csere útmutató

Szélessávú (5- és 6-vezetékes) lambda szondák

A szélessávú lambda szonda rendkívül széles lambda tartományban képes érzékelni a keverék összetételét. Szegény keverék = Pozitív szivattyú áram. Dús keverék = Negatív szivattyú áram. A legújabb: az 5 ill. 6 vezetékes (ún. szélessávú) lambdaszonda. Extra széles működési tartományban dolgozik, 0,7-4 lambda érték között. Szegény keverékes közvetlen befecskendezésű rendszereknél csakis ez jöhet számításba.

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 nagyméretű szondacsatlakozó rejt még egy kalibráló ellenállást is, mely az ECU felé külön kivezetést kapott. Ez a magyarázat arra, hogy a szonda ugyan csak 5 vezetékes, a csatlakozótól az ECU-ig már 6 kábel fut.

Az Euro 4 kibocsátási szabványok bevezetése óta az 5 vezetékes lambda érzékelő a modern közvetlen befecskendezésű motorok alapvető elemévé vált. Az 5 vezetékes lambdaszonda kifinomultabb üzenetet küld az ECU-nak. A jel már nem egyszerűen gazdag vagy szegény; állandó és változó feszültség 0 és 5 V között (0-val egy rendkívül sovány keveréket jelez, és 5 volttal nagyon gazdag keveréket jelez).

A Lambda Szonda Kábelezése és Színkódjai

Az általánosan alkalmazott feszültség-ugrás szondák szokványos kábelszínei a következőképpen alakulnak:

Az autók villamossági rendszerében a vezetékek színjelölése kulcsfontosságú a megfelelő működés és a biztonságos szerelés érdekében. A színek segítségével könnyebben azonosíthatóak a különböző funkciójú vezetékek, így elkerülhetőek a kötési hibák. Ezek az információk általános irányelvek, és eltérhetnek bizonyos autógyártók vagy modellek esetében. Mindig érdemes ellenőrizni a jármű specifikus elektromos rajzait vagy a gyártó utasításait a pontos színkódok meghatározásához.

Mit tegyél, ha a Mazda 3 lambda szonda hibát jelez?

A Lambda Szonda Jelzésének Értelmezése

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. (Ez a hagyományos, ún. Nernst szondára, és a planár szondára igaz). 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. Ez teszi alkalmassá a motorvezérlő rendszerben betöltött kiemelt szerepére.

A keverék változására rendkívül gyorsan reagál: a szakirodalom a szonda reakcióidejét 100ms alatti értékben határozza meg. A vezérlőegység ennek alapján, ha dús a keverék, szegényíti, ha szegény, akkor dúsítja azt, a befecskendező szelepek nyitási idejét változtatva. A szokásos szabályozási sáv lambda értéke 0,97-1,03, ezt a tartományt nevezzük lambda ablaknak. Ilyenkor a szabályozás visszacsatolásos (closed loop). Vannak a motornak olyan működési körülményei, amikor a keverékképzés - átmenetileg - eltér az ideálistól, a keverékképzés elhagyja a lambda ablakot. Ilyen a hidegindítás, a motor ilyenkor dúsabb keveréket igényel (és még a szonda sem érte el a megszólalási hőmérsékletet), ilyen a teljes terhelés állapota és a tolóüzem (motorfék). Nem felmelegedett szonda, vagy vezetékszakadás esetén az ECU hardveresen egy alapértékkel (általában 0,45V körül) helyettesíti be a kiesett jelet. Ilyenkor a motor open loop üzemmódban működik.

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.

A Lambda Szonda Meghibásodásának Jelei

A lambda-szonda hiba súlyos konzekvenciákkal járhat. Fokozhatja az üzemanyag használatot, amely nem csupán költséges, de környezetszennyező is. Továbbá növelheti a károsanyag kibocsátást. Az alábbiakban összefoglaltuk azokat a jeleket, amelyekről felismerhető a lambda-szonda meghibásodás:

• Csökkenő motorteljesítmény gyorsulást követően: Azt tapasztalja, hogy csökken a motorteljesítmény gyorsulást követően? Könnyen lehet, hogy a lambda-szonda hiba a felelős a romló motorteljesítményért.
• Fokozott káros gázemisszió: Sajnos, a megemelkedett káros gázkibocsátás nem észlelhető otthoni körülmények között.
• Hibajelzés a műszerfalon: A műszerfalon felvillanó hibajelzés az egyik leggyakoribb árulkodó jel a lambda-szonda hiba kapcsán. A check engine hibajelzés egyéb hibára is utalhat.
• Megemelkedett üzemanyag fogyasztás: Indokolatlanul magas az üzemanyag fogyasztás? A hibás oxigénérzékelő téves jeleket adhat az ECU-nak, amely fokozhatja az üzemanyag felhasználást.
• Rándulás induláskor: Azonban az egyik leggyakoribb a lambda-szonda szenzort érintő meghibásodás.

Hibásan működő légtömegmérő esetén alacsonyabb jel érkezik, ami rövidebb befecskendezési időt eredményez, mert kevesebb levegőt érzékel a rendszer. Viszont valóságban több levegő ment be, tehát szegényebb lesz a keverék. Ez gyakori probléma, légtömegmérő elkoszolódás miatt.

Tapasztalataink szerint az Otto-motorral szerelt autók egy része csökkent működőképességű, vagy rosszabb esetben teljesen működésképtelen szondával üzemel, ugyanakkor legalább ekkora a száma azoknak az eseteknek, amikor téves hibabehatárolás miatt, vagy kósza ötletnek engedve tökéletesen működő szondát cserélnek le és dobnak ki.

Lambda Szonda Ellenőrzése Multiméterrel és Egyéb Eszközökkel

A lambda-szonda hiba kiszűrése általában motor diagnosztikával és műszaki inspekcióval történik. Ezt kizárólag a megfelelő eszközök és szakértelem birtokában lehet elvégezni. Így a lambda-szonda hiba kiszűrése otthoni körülmények között nem lehetséges. A hagyományos lambdaszondák szakszerű ellenőrzése kizárólag oszcilloszkóppal lehetséges, a kibocsáltási frekvenciát és a hullámformát oszcilloszkóp segítségével mérik meg. A mindennapi gyakorlatban a legtöbb szerviz természetesen diagnosztikai készülékkel vizsgálja a lambdaszondákat, keverékkorrekciós értékeket.

Az egyvezetékes lambda szonda ellenőrzése multiméterrel

Az 1, vagy 2 vezetékes szondában nincs fűtőelem. Az egyvezetékes szonda esetén csak jelvezeték van, a jel test maga a kocsiszekrény. Multiméterrel ilyenkor a szonda jelvezetékén közvetlenül mérhető a generált feszültség a kocsiszekrényhez képest. Egy működő, felmelegedett Nernst típusú szonda feszültsége 0,1V és 0,9V között ingadozik. Statikus érték (pl. 0V, 0,45V, 1V) meghibásodásra utal, vagy arra, hogy a szonda még nem érte el az üzemi hőmérsékletét. Fontos azonban megjegyezni, hogy a multiméterrel történő mérés csak alapvető információt nyújt; a jel dinamikus viselkedésének, frekvenciájának és pontos hullámformájának vizsgálatához oszcilloszkóp szükséges.

A fűtőelem ellenőrzése multiméterrel (többvezetékes szondák esetén)

A többvezetékes lambda szondák esetében érdemes megmérni a fűtőelem ellenállását szobahőmérsékleten. A kimérése, vizsgálata multiméterrel lehetséges, vagy speciális teszterrel. Az elfogadható érték 2-14 ohm közötti. Mindezeket követően fontos, hogy ellenőrizzék a fűtőelem feszültségét ráadott gyújtásnál. Alacsony feszültség hibára utalhat, az ideális 10,5 V. A fűtőbetét ellenállása szonda típusonként változó lehet. A motorvezérlő rendszerek egy része érzékeny a fűtőbetét ellenállására: ha az eredetitől eltérő ellenállással bír a kicserélt lambda szonda, hibaüzenetet generálhat.

Gyakori diagnosztikai tévedések és tanulságos esetek

Előfordulnak olyan esetek, amikor diagnosztikai hibakód kiolvasáskor a lambdaszonda hibával találkozunk, de mégsem az a hibás alkatrész. Egy szakképzett szakember, tisztában van vele, hogy ez nem csak a szonda hibájára utalhat. Ha az üzemanyag szivattyú szállítási teljesítménye leesik, az üzemanyag nyomás alacsonnyá válik. A vezérlőegységnek, azaz az ECU-nak - alapesetben - nincs információja az üzemanyag nyomásról, a diagnosztikai műszerrel pedig az ECU hibatárolóját tudjuk kiolvasni. Ha a szakember vakon bízik a diagnosztikai műszerben, akkor az új szondánál ugyancsak rossz értéket fog kapni.

Egy tapasztalat szerint, ha ilyennel találkozunk, hogy egyik szonda sem mozdul, és hibakód valamelyik szondára vagy utal, vagy nem, mindig ellenőrizzük le a monitorszonda fűtésének ellenállását! Multiméterrel megmérve a fűtés ellenállását, gyakran kiderül, hogy szakadt a fűtőkör. Ez azért fontos, mert könnyen lehet, hogy csak annyi a gond, hogy az ECU nem tudja, milyen mértékű a katalizátor oxigéntároló képessége, nem tudja, hogy milyen hatásfokkal képes a káros anyagokat oxidálni és redukálni. Ezért szabályozókör-blokkolást végez a rendszer, és hibát tárol el. A Citroën Xsara Picasso és egy E200-as Mercedes esetében is a monitorszonda szakadt fűtőköre okozta a diagnosztikai "hiba" lavinát.

Lambda Szonda Karbantartása és Cseréje

Mivel az oxigénérzékelő a kipufogógáz-áramban van, idővel szennyeződhet. Az oxigén szenzor esetében csak azok a meghibásodások háríthatók el, amelyeket az egységre lerakódott szennyeződések (füst, gáz lerakódások) okoznak. Tisztítása házilag is könnyen megoldható, tisztító adalék segítségével.

A lambdaszondát 50 °C-on ajánlatos kiszerelni, kiszedni, ezért a procedúra előtt fel kell melegíteni. A lambda szonda cseréje nem minden esetben problémamentes. Már akár 8-10 éves autóknál is gyakran kell a csere során menetet javítani, és sokszor mindezt elképesztően rossz hozzáférési körülmények között. A szonda rögzítése - néhány, főleg japán kivételtől eltekintve - csavarmenettel történik (M18x1,5). Előírt meghúzási nyomaték: 35 - 55 Nm, típusfüggő. Az új szondák meneteit a gyártó rendszerint hőálló grafitos zsírral látja el, esélyt adva a szonda későbbi roncsolásmentes eltávolításának.

Mikor szükséges a lambda-szonda csere?

Élettartama körülbelül 150000 kilométer, azonban meghibásodások és egyéb tényezők miatt ennél gyakrabban is szükséges lehet a lambda-szonda csere. A lambda-szonda csere általában 140-150000 kilométerenként szükséges. Azonban előfordulhat, hogy a csereperiódust megelőzően szükséges új alkatrészt beszerezni. Ennek gyakori oka a motorhiba miatti kipufogógáz szivárgás. Ez kárt tehet az érzékeny szenzorban.

Egy szonda általában 150-180 ezer km után kiöregszik, lelassul, a csúcstól-csúcsig feszültség értéke erősen lecsökken. Ilyenkor csak a csere segít. A lambda-szonda is öregszik. Lehet, hogy az amplitúdója lecsökken, ezért a minimum és maximum értékeket nem éri el a jele, így nem lehet megállapítani, hogy dús vagy szegény keverék van-e.

Gyári vagy utángyártott, univerzális szonda?

Az olcsó, "utángyártott" szondákkal rossz tapasztalataink vannak. Élettartamuk nem egy esetben csak napokban mérhető, az is előfordul, hogy az új szonda beépítése után azonnal kiderül: kidobott pénz volt. Ilyen szondákat nem vásárolunk, ezt ügyfeleinknek sem ajánljuk - persze mindenki maga dönt. A mindössze néhány, garantáltan jó minőséget nyújtó gyártó hosszú élettartamú (180-220e km), rövid felmelegedési idejű (5-6 mp) csúcskategóriás szondái nem olcsók.

Univerzális lambdaszonda bekötése esetén igen csak megoszlanak a vélemények. Nem másról van szó, minthogy az eredeti csatlakozóval, drágább alkatrész helyett egy olcsóbb univerzális alkatrész végzi el a helyettesítést. Nem mindegy, hogy milyen vezetéket milyen vezetékhez rögzítünk. Ajánlatos, hogy mindig csatlakozóval együtt vásároljuk szondát, így van ez az 5 vezetékesnél is. Ám ára miatt sokan univerzális lambdaszondával próbálják cserélni. Természetesen így is megoldható, de kérjük szakember segítségét, hiszen nem mindegy, hogy melyik vezetéket melyikkel csatlakoztatjuk és továbbá a vezeték csatlakozásának a módja sem. A vezeték forrasztás nem ajánlott, használj minden esetben vezeték csatlakozót!

tags: #egyvezetekes #lambda #szonda #ellenorzese #multimeterrel

• Lemezfelni méretek EK Civic-hez
• Miért elengedhetetlen a Common Rail injektorok kódolása?
• BMW 320d lánccsere útmutató
• Hogyan működik az M9R motor kartergáz szűrője?
• tökéletes kilátás Honda modellekhez