Renault Clio gyári lambda szondák: működés, típusok és hibajelenségek

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.

A lambda-szonda vagy kevésbé ismert nevén oxigénszenzor a kipufogó rendszer elengedhetetlenül fontos alkatrésze. Feladata a kipufogógázban található oxigéntartalom mérése, amely alapján az üzemanyag-levegő keverék aránya optimalizálható.

Fontos szerepet játszik abban, hogy az autó szén-dioxid (CO2) és egyéb szennyező anyag kibocsátása megfeleljen az Európai Uniós előírásoknak. Kettős feladatot lát el: egyrészről garantálja, hogy a katalizátor elegendő oxigént kapjon a működéshez, másrészt méri a kipufogógáz oxigéntartalmát, amely elengedhetetlen a levegő és üzemanyag arányának kontrollálásához.

Az oxigénérzékelőt az 1970-es években fejlesztette ki a Volvo, a mai modern autókban pedig már két lambda-szondát is elhelyeznek. A korszerű és szigorú környezetvédelmi sztenderdeknek megfelelő gépjárműveknél közvetlenül a katalizátor elé helyezik a második oxigénérzékelőt.

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.

Útmutató Renault Trafic vásárláshoz Németországban

Működési elv és a lambda ablak

A lambdaszonda működése a benne lévő két elektróda közötti feszültségszinten alapszik, amit az oxigén koncentráció határoz meg. A szonda a kipufogógázok oxigéntartalmának függvényében változtatja a feszültségét, pontosabban feszültséget generál.

Amikor a feszültsége kisebb az előre meghatározott értéktől, a kipufogógázban nagyobb az oxigéntartalom és a keverék üzemanyagban szegény, és fordítva. 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. 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).

A lambda szonda működéséhez minimum 300 C fok szükséges. Mivel korrekt működése viszonylag magas hőmérsékleten indul el ("megszólalási hőmérséklet", kb. 350 Celsius fok), legtöbbször fűtőelemet is alkalmaznak. Az 1, vagy 2 vezetékes szondában nincs fűtőelem, a 3, 4, ill. több vezetékesben viszont igen.

Symbioz: Captur és Arkana között

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 lambdaszonda típusai és felépítésük

A lambda szondák megbontása, szétszerelése csak roncsolásos úton lehetséges. A szondakerámia a menetes fémházba kerül beszerelésre, elől furatokkal ellátott vagy felhasított védőcső takarja. A szonda rögzítése - néhány, főleg japán kivételtől eltekintve - csavarmenettel történik (M18x1,5). Az 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.

Feszültségugrás-szondák (Nernst-szondák)

Alapértelmezésben un. "feszültségugrás-szondákról" beszélünk, melyek közé a Nernst-szondák is tartoznak. A Nernst-szonda belső felépítése a cirkondioxid kerámia tulajdonságán alapszik, amely 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. A hagyományos lambdaszondák szakszerű ellenőrzése kizárólag oszcilloszkóppal lehetséges.

Renault Scenic biztonsági öv beállítási útmutató

Planár szondák

Bonyolultabb szerkezet a Bosch által kifejlesztett lapos mérőcellás, az autós köztudatban inkább planár megnevezéssel 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 mérőcella védelmére egy kettősfalú cső szolgál.

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. Ha tönkrement egy "mezei" szonda, a lényegesen jobb paraméterekkel bíró planár szondára történő csere a műszaki jellemzőket szem előtt tartva mindenképpen 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.

Szélessávú lambdaszondák

A legújabb fejlesztés az 5 ill. 6 vezetékes, ún. szélessávú lambdaszonda. Ez a típus extra széles működési tartományban dolgozik, 0,7-4 lambda érték között. A kábelek száma és a csatlakozó az első pillantásra egyértelművé teszi, hogy szélessávú szondáról van szó. Mivel ezt a szondatípust egyre több gépkocsinál alkalmazzák, előbb-utóbb minden érdeklődő találkozik vele.

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. 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 fűtésszálak vizsgálatának felmelegedett szonda esetén 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.

Titán-dioxid (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. A kábelszínekre tekintve tudjuk leggyorsabban azonosítani a titándioxid ("ellenállás-ugrás") szondákat.

Lambdaszondák vezetékszáma és színei

A vezetékek számából is megtudhatjuk, hogy egy adott szonda fűtött-e vagy sem. Az 1, vagy 2 vezetékes szondákban nincs fűtőelem, a 3, 4, ill. több vezetékesben viszont igen. A szokásos kábelszínek segítenek az azonosításban:

• 1 vezetékes szonda: Csak jelvezeték van, a jel test maga a kocsiszekrény. Az ilyen szonda nem tartalmaz fűtőelemet.
• 3 vezetékes szonda: Egy jelvezeték (gyakran fekete) és két fehér színű fűtésszál, melyek akár fel is cserélhetők.
• 4 vezetékes szonda: Külön jel és jel testvezeték, valamint két fűtőszál. Jellemzően fekete: jelvezeték, szürke: jel test, két fehér: fűtés.

A lambdaszonda elhelyezkedése a kipufogórendszerben

A lambdaszonda általában a katalizátor előtt vagy után található. A szabályzószonda a motor és a katalizátor közé van beépítve. A modern gépjárműveknél gyakran két lambda-szonda is található: az egyik a katalizátor előtt, a másik utána. A katalizátor után megjelent a monitorszonda, aminek a feladata a katalizátor korrekt működésének ellenőrzése.

Ha a monitorszonda amplitúdója adott körülmények között egy kritikus határt elér, az a katalizátor hatékonyságának csökkent állapotát jelzi. A korszerű és szigorú környezetvédelmi sztenderdeknek megfelelő gépjárműveknél közvetlenül a katalizátor elé helyezik a második oxigénérzékelőt.

Meghibásodás okai és jelei

A lambda-szonda hiba súlyos konzekvenciákkal járhat, ezért fontos felismerni a jeleit és megérteni az okokat.

A meghibásodás okai

Több tényező is hozzájárulhat a lambdaszonda meghibásodásához. Ahogy minden élő és nem élő tárgy megöregszik, úgy ez a szonda is elhasználódik. Az évek múlásával, a megtett kilométerekkel folyamatosan veszít a tulajdonságaiból. Ha a lambda szonda túl régi, vagy túl sok kilométer van mögötte, akkor az általa kibocsátott jel is gyenge és lassú lesz. Ilyen módon a motor vezérlőegysége nem kap megfelelő jelet, és nem kapja meg a helyes információt az égő keverék összetételéről.

A lambda szonda többféleképpen is sérülhet a működése során. Általában csak az idő jár el felette, azonban ne lepődjünk meg, ha belső vagy külső rövidzárlat éri. A meghibásodás okát lehet a feszültségellátásban is keresni, de gyakran okozza például túlmelegedés. A mechanikai sérülés olyan gond, amit általában csak a cserével hozhatunk helyre.

A motorhiba miatti kipufogógáz szivárgás kárt tehet az érzékeny szenzorban, ami cserét tehet szükségessé. A kipufogógázok vegyi hatásai és szennyeződések is befolyásolhatják a szenzor működését, károsíthatják az alkatrészt. A 850 fok feletti tartós hőterhelés a szonda gyors tönkremeneteléhez vezet.

A motorvezérlő rendszerek egy része érzékeny a fűtőbetét ellenállására: ha az eredetitől eltérő ellenállással bír a kicserélt lambda szonda, hibaüzenetet generálhat.

Figyelmeztető jelek

Ahhoz, hogy ne érjen minket váratlanul a hiba, érdemes megismerkedni az esetleges jelekkel. Ha figyelmesek vagyunk, akkor sokszor a probléma bekövetkezése előtt észrevesszük a veszélyt, és még időben tudunk korrigálni. Sok panasz több okra is enged következtetni, azonban lehet, hogy egynél több is jelentkezik.

• Megnövekedett üzemanyag-fogyasztás: A legszembetűnőbb jel lehet a megnövekedett üzemanyag-fogyasztás. Amikor a lambda szonda rosszul működik, és a katalizátor sem tud bekapcsolni, azt fogjuk tapasztalni, hogy a jármű fogyasztása akár 15%-kal is emelkedhet. A hibás oxigénérzékelő téves jeleket adhat az ECU-nak, amely fokozhatja az üzemanyag felhasználást.
• Csökkenő motorteljesítmény: Azt tapasztalja, hogy csökken a motorteljesítmény gyorsulást követően? Könnyen lehet, hogy a lambda-szonda hiba a felelős a romló motorteljesítményért. A vezetés során fellépő sürgősségi intézkedések során a szonda dönthet úgy, hogy megváltoztatja a keverék arányát, dúsíthatja több üzemanyag hozzáadásával, de azt is garantálhatja, hogy ne melegedjen fel túlságosan a rendszer.
• Kipufogógáz szaga és színe: Figyelmeztető jel lehet a kipufogógáz szaga és színe. Sajnos, a megemelkedett káros gázkibocsátás nem észlelhető otthoni körülmények között. Így az oxigénérzékelőt érintő hibák kizárólag speciális eszközökkel ismerhetőek fel.
• A motor egyenetlen járása vagy rándulása: A motor egyenetlen járása is utalhat a lambdaszonda hibájára. Induláskor jelentkező hirtelen rándulás is a lambda-szonda szenzort érintő meghibásodásra utalhat.
• Műszerfalon felvillanó hibajelzés: A folyamatosan világító Check Engine lámpa szintén intő jel lehet. A műszerfalon felvillanó hibajelzés az egyik leggyakoribb árulkodó jel a lambda-szonda hiba kapcsán. Fontos megjegyezni, hogy a Check Engine hibajelzés egyéb hibára is utalhat.

A meghibásodás pénzügyi hatásai

A lambda-szonda megfelelő műszaki állapota kiemelten fontos, hiszen a meghibásodás következtében fokozódhat az üzemanyag-felhasználás, növekedhet a környezetszennyezés, csökkenhet a motorteljesítmény és extra költségek jelentkezhetnek. A környezeti terhelés csökkentése mellett, pénzügyi megfontolás miatt is érdemes extra figyelmet fordítani az oxigén érzékelőre. Az alábbiakban egy fiktív példán keresztül szemléltetjük, milyen extra költségekkel járhat a műszaki probléma.

Jól látható, hogy a lambda-szonda hiba igen nagy költség növekedéséhez vezethet, így érdemes probléma esetén mielőbb szervizhez fordulni.

Diagnosztika és csere

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. Az első lépés a hibakódok kiolvasása egy diagnosztikai készülék segítségével, ami pontos információkat nyújt az érzékelő állapotáról. A mindennapi gyakorlatban a legtöbb szerviz diagnosztikai készülékkel vizsgálja a lambdaszondákat és a keverékkorrekciós értékeket. A hagyományos lambdaszondák szakszerű ellenőrzése kizárólag oszcilloszkóppal lehetséges.

Mikor van szükség cserére?

A lambda szonda is kopó alkatrésznek számít. Élettartama körülbelül 150.000 és 200.000 kilométer között mozog, azonban meghibásodások és egyéb tényezők miatt ennél gyakrabban is szükséges lehet a lambda-szonda csere. Egy szonda általában 150-180 ezer km után kiöregszik, lelassul, a csúcstól-csúcsig feszültség értéke erősen lecsökken. Ilyenkor csak a csere segít, bár találkozni lehet 220 ezer km-t futott, de még kielégítően működő szondával is. A motorhiba miatti kipufogógáz szivárgás kárt tehet az érzékeny szenzorban, ami cserét tehet szükségessé.

A csere folyamata és az alkatrész kiválasztása

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. Gyakori kérdés a szerviz kapcsán: mennyi idő a lambda-szonda csere? A válasz sok tényezőtől függ, azonban a tapasztalt szakemberek körülbelül 30-45 perc alatt képesek beszerelni az új szenzort.

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.

Az olcsó, "utángyártott" szondákkal rossz tapasztalatok vannak. A boltok kínálatában már néhány ezer forinttól találunk szondát. Élettartamuk nem egy esetben csak napokban mérhető, az is előfordul, hogy az új szonda beépítése után azonnal kiderül: kidobott pénz volt. Ilyen szondákat nem javasolt vásárolni, ezt ügyfeleinknek sem ajánljuk. A mindössze néhány, garantáltan jó minőséget nyújtó gyártó hosszú élettartamú (180-220e km), rövid felmelegedési idejű (5-6 mp) csúcskategóriás szondái nem olcsók, de hosszú távon megtérülő befektetést jelentenek.

tags: #Renault #Clio #gyári #lambda #szonda #működése

• dísztárcsa útmutató buszokhoz és teherautókhoz
• Biztonsági tudnivalók Peg Perego hordozóhoz
• Megane-Astra összehasonlítás
• Tico karosszéria védelem
• W202 ajtójavító lemez