Lambda Szonda: Méretek, Típusok és Minden, Amit Tudnod Kell
A korszerű motorvezérlő rendszerek elengedhetetlen eleme a lambda szonda (oxigén szenzor). Mivel a benzin-levegő keverék összetételére jelentős ráhatása van a benzines modellekben, kiemelt jelentőséggel bír a motorvezérlő rendszerben.
Időnk pedig vastagon lett volna megismerni a lambda szondát - idestova majdnem negyven év.
Ebben a cikkben részletesen bemutatjuk a lambda szondákat, azok típusait, méreteit, működését, karbantartását és a tuninggal kapcsolatos tudnivalókat.
A Lambda Szonda Fontossága és Működése
A lambda szonda feladata a kipufogógáz oxigéntartalmának mérése. A mért értékek alapján a motorvezérlő rendszer korrigálja a benzin-levegő keverék arányát, biztosítva az optimális égést és a károsanyag-kibocsátás minimalizálását.
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.
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).
A vezérlőegység ennek alapján ha dús a keverék, szegényíti, ha szegény, akkor dúsítja azt, a befecskendező szelepek nyitási idejét változtatva.
A Szonda Elhelyezkedése
Alapértelmezésben un. "feszültségugrás-szondákról" beszélünk. A szabályzószonda a motor és a katalizátor közé van beépítve. A katalizátor után megjelent viszont a monitorszonda, aminek a feladata a katalizátor korrekt működésének ellenőrzése.
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.
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.
A Lambda Szonda Típusai
Számos lambda szonda típus létezik, melyek különböző technológiákon alapulnak. A leggyakoribb típusok:
- Feszültség-ugrás szondák (Nernst szondák): Ezek a legelterjedtebb szondák, amelyek feszültséget generálnak a kipufogógáz oxigéntartalmának függvényében.
- Planár szondák: Ezek a szondák lapos mérőcellával rendelkeznek, és gyorsabb reakcióidővel, valamint hosszabb élettartammal rendelkeznek.
- Szélessávú lambda szondák: Ezek a szondák szélesebb tartományban képesek mérni az oxigéntartalmat, és pontosabb szabályozást tesznek lehetővé.
- Ellenállás-ugrás szondák (Titándioxid szondák): Ezek a szondák ellenállásuk változásával jelzik az oxigéntartalmat.
A bemutatott két szondatípus fordul elő a hazai járműállomány döntő többségében.
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.
Ne felejtsük el: a két, egymástól paramétereiben jelentősen eltérő szondatípus bevezetése között bő két évtized telt el.
Vezetékezés Szerint
Az általánosan alkalmazott feszültség-ugrás szondák szokványos kábelszínei:
Mit tegyél, ha a Mazda 3 lambda szonda hibát jelez?
- 1 vezetékes szonda: Csak jelvezeték van, a jel test maga a kocsiszekrény. Az ilyen szonda nem tartalmaz fűtőelemet.
- 3 vezetékes szonda: Egy jelvezeték (fekete) két fehér színű fűtésszál, ezek akár fel is cserélhetők.
- 4 vezetékes szonda: Külön jel és jel testvezeték van, két fűtőszállal.
Természetesen, szerencsésebb, ha a jel testvezeték adott.
Szélessávú Lambda Szonda
A legújabb: az 5 ill. 6 vezetékes (ún. szélessávú) lambdaszonda. Extra széles működési tartományban dolgozik, 0,7-4 lambda érték között. A kábelek száma, és a csatlakozó az első pillantásra egyértelművé teszi: szélessávú szondáról van szó.
Mivel ezt a szondatípust egyre több gépkocsinál alkalmazzák, előbb-utóbb minden érdeklődő találkozik vele, nem is beszélve a szakmát gyakorló kollégákról. Szegény keverékes közvetlen befecskendezésű rendszereknél csakis ez jöhet számításba.
Egyes autógyártók (pl. VW-Audi csoport) előszeretettel alkalmazza hagyományos, külső keverékképzésű motorjainál is, de a legtöbb részecskeszűrős dízelmotornál is megtaláljuk. Vizsgálatát mi is napi feladatként végezzük.
Szélessávú lambda szondát nagy tételben két gyártó készít: a Bosch (pl. A tág szabályzási sáv miatt a szonda működési módja meglehetősen bonyolult. 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.
A mindennapi diagnosztikában ezek közül 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. (Mint a lenti ábrán is észrevehető, ezt a jelsorozatot ne a Nernst szondáknál megszokott 0 és 1 Volt közötti tartományban várjuk.)
Ellenállás-ugrás Szondák
Az eddig említettektől teljesen eltérő az ún. "ellenállás-ugrás" szondák működési módja. (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.
Meglehetősen magas a megszólalási hőmérséklete, ezen részben segít a szonda fűtés. Nagyon kevés motornál találkozhatunk ezzel a szondatípussal, pl. a BMW, az Opel, a Volvo néhány típusán.
Bár a mérőcellát burkoló védőcső mérete és kialakítása is eltérő, az egyéb méretarányok is árulkodóak, a kábelszínekre tekintve tudjuk leggyorsabban azonosítani a titándioxid ("ellenállás-ugrás") szondákat.
A Lambda Szonda Méretei
A lambda szondák méretei típusonként eltérőek lehetnek. A legfontosabb méret a csavarmenet átmérője, amely általában M18x1,5. A szonda hossza és a csatlakozó típusa is változó lehet.
A garazstechnika.hu-n keresztül vásároltam egy homokfúvó szettet. A leírás részletes volt, az ügyfélszolgálat pedig telefonon is segített a választásban. Tartós és sokoldalú, 19-22 mm-es méretekhez illeszkedik, tökéletes az általános igényekhez.
Ford 1.6, 2.0 és 2.2L Duratorq TDCi 2012-től gyártott motorokon (EURO 6 típusok) alkalmazható.
A Welzh Werkzeug egy 2011-ben az Egyesült Királyságban alapított cég (Gretna, Skócia), amelyet Tyrone Welch hozott létre. A márka főként OEM/Taiwan gyártmányú szerszámok újracsomagolására épít: fogók, kulcsok, meghajtók, behajtók és egyéb járműipari eszközök széles választékát kínálja.
Speciális nyitott 6 lapú lambdaszonda kiszerelő kulcsfej. A meghibásodott Lambdaszonda kiszerelésére tervezték alkatrészek eltávolítása nélkül! A Ford Transit modelleken meglehetősen könyebb a lambdaszonda hozzáférése, így a gépjárművön egyszerűen és könnyen kitudjuk tekerni a kulcs segítségével Szűk helyeken történő szerelésre tervezve.
A Lambda Szonda Ellenőrzése és Cseréje
A hagyományos lambdszondák szakszerű ellenőrzése kizárólag oszcilloszkóppal lehetséges. A mindennapi gyakorlatban a legtöbb szerviz természetesen diagnosztikai készülékkel vizsgálja a lambdaszondákat, keverékkorrekciós értékeket.
Egy szonda általában 150-180 ezer km után kiöregszik, lelassul, a csúcstól-csúcsig feszültség értéke erősen lecsökken. Ilyenkor csak a csere segít. (Találkozni lehet 220ezer km-t futott, de még kielégítően működő szondával is.)
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 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.
Amire külön felhívnánk a figyelmet, az a gyártó cikkszám pontos betartása: ha a lambdaszonda cseréjére kerül sor, az első lépés alvázszám alapján a megfelelő cikkszámú termék azonosítása, esetleges cseretermék vagy továbbfejlesztett alkatrész kinyomozása.
A vezérlőegységek fejlődésével a lambda szondák jelének feldolgozása, hibadiagnosztikájuk is jelentős fejlesztésen ment át. Egy korszerű motorirányítás általában el tudja dönteni, hogy egy szonda működik-e, és ha hiba lép fel, az a szonda hibája, vagy esetleg más probléma merül fel.
Ennek ellenére még mindig napi szinten találkozunk olyan esetekkel, amikor az ECU lambdaszonda hibának véli ha például a tartósan szegény keverék miatt a szonda kimenő feszültsége 0V körüli marad. Ez azért veszélyes, mert a letárolt hibaüzenet ilyenkor a lambda szondára vonatkozik: a P0130-as kódcsoport tagjaival nagyon gyakran találkozunk akkor is, amikor a P0170-es hibakódoknak kellene megjelenni.
Egy rossz szonda cseréjével csökkenthető a káros anyag kibocsátás, javítható az üzemanyag-takarékosság, amivel hosszú távon pénzt takaríthatunk meg.
Univerzális Lambda Szonda
Univerzális szondák használata csak abban az esetben ajánlott, ha nem vagy drágán érhetőek el a csatlakozóval együtt forgalmazott típusok.
A videón egy univerzális BOSCH lambdaszonda 4 vezetékes szakszerű bekötése látható.
RMS Tippek: szélessávú lambdaszonda ellenőrzése - #Tuningaruhaz
Tuning és Lambda Szonda
A tuning során a lambda szonda szerepe felértékelődik, mivel a motor teljesítményének növelése érdekében a keverékképzést is optimalizálni kell. A tuningolt motorokhoz gyakran speciális, szélessávú lambda szondákat alkalmaznak, amelyek pontosabb méréseket tesznek lehetővé.
CHEVROLET CORVETTE CHEVY LS V8 LS I. II. III. A gyári katalizátor helyére egy az egyben illeszkedik ez a cső darab. Megtalálható benne 2db lambda szonda csatlakozása is. Tuning célra, vagy a meghibásodott katalizátor kiváltására használható.
Fontos tudnod, hogy a cső beépítéséhez szükséged lesz az autó motorvezérlőjének átírására, vagy egy olyan eszközre, ami szimulálja a lambda szondákon keresztül a katalizátor működését.
Audi A3 RS3 2.0 TFSI EA888 gen 3. A gyári katalizátor helyére egy az egyben illeszkedik ez a cső darab. Megtalálható benne 2db lambda szonda csatlakozása is. Tuning célra, vagy a meghibásodott katalizátor kiváltására használható.
Fontos tudnod, hogy a cső beépítéséhez szükséged lesz az autó motorvezérlőjének átírására, vagy egy olyan eszközre, ami szimulálja a lambda szondákon keresztül a katalizátor működését.
Kipufogórendszer és Katalizátor
A gépjárművek kipufogója csövekből és kipufogó dobokból áll. Modernebb járműveknél a kipufogóba belekerült a katalizátor is, ami a környezeti hatások csökkentésén kívül a hangtompításban is aktívan részt vesz.
A kipufogó rendszerekben általában egy vagy két darab kipufogódobot alkalmaznak a kellő hanghatások elérésének érdekében. Ezek a kipufogódobok általában kombinált hangtompítók amik, a reflexiós- és az abszorpciós tompítók kombinációi.