• Szerokopasmowe sondy lambda mierzą szczątkową zawartość tlenu w spalinach i w porównaniu z sondami cyrkonowymi lub tytanowymi wykrywającymi tylko wartość λ=1 mogą zmierzyć szerszy zakres zawartości tlenu w spalinach odpowiadający większym dysproporcjom stosunku tlenu do paliwa w mieszance paliwowo-powietrznej
• Składają się one z dwóch ogniw: mierzącego i pompującego. Pierwsze mierzy koncentrację tlenu w spalinach, a drugie dostarcza dodatkową ilość jonów tlenu do ogniwa pomiarowego lub pobiera z niego jony tlenu
• NGK Spark Plug opisuje na przykładzie Volkswagena Passata VII 1.6 TDI 88 kW jak prawidłowo przeprowadzić diagnostykę szerokopasmowych sond lambda
• Więcej informacji w polskiej (i nie tylko) branży aftermarketowej i motoryzacyjnej znajdziesz na stronie głównej Motofaktora. Jeśli chcesz być na bieżąco z najważniejszymi wiadomościami z branży — zapisz się na nasz newsletter

Szerokopasmowe czujniki tlenu (zwane wide range, broad band lub wide band) mierzą szczątkową zawartość tlenu w spalinach i w porównaniu z sondami cyrkonowymi lub tytanowymi wykrywającymi tylko wartość λ=1 mogą zmierzyć szerszy zakres zawartości tlenu w spalinach odpowiadający większym dysproporcjom stosunku tlenu do paliwa w mieszance paliwowo-powietrznej. Jej działanie wewnętrzne różni się od działania czujników standardowych.

Sonda szerokopasmowa składa się z dwóch ogniw – jednego mierzącego, a drugiego pompującego. W pierwszym mierzona jest koncentracja tlenu w spalinach. Wartość pomiaru jest przez sondę podawana, jako sygnał napięciowy, który jest porównywany do napięcia referencyjnego o wartości 450 mV. Ta wartość odpowiada mieszance stechiometrycznej dającej wartość λ=1.

Jeśli wartość pomiaru odbiega od napięcia referencyjnego, to ogniwo pompujące dostarcza dodatkową ilość jonów tlenu do ogniwa pomiarowego lub pobiera jony tlenu z tego ogniwa. Operacja ta trwa tak długo, aż osiągnięty zostanie odczyt równy z wartością 450 mV. Wartość i polaryzacja napięcia potrzebna do osiągnięcia napięcia referencyjnego odpowiada koncentracji tlenu w mieszance paliwowo-powietrznej.

W przykładowym samochodzie szerokopasmowa sonda lambda znajduje się za silnikiem i jest zamontowana za turbosprężarką, ale przed katalizatorem (w instrukcji serwisowej pozycja tej sondy opisana jest jako „Pre-cat” lub „Front”).

Uwaga: Czujnik ma 5 przewodów, ale wtyczka ma 6 styków. Dwa styki są wewnętrznie połączone opornikiem. W tym przypadku to styki 1 i 2. (Uwaga: pozycja poszczególnych przewodów i styków w złączu może się różnić w zależności od producenta i modelu samochodu, ale kolory przewodów i ich funkcje są takie same).

Aby skontrolować, czy obwód podgrzewania jest zasilany, konieczne jest wpięcie wtyczki czujnika do instalacji elektrycznej pojazdu. Miernik powinien być ustawiony do pomiaru napięcia stałego „DC”. Przy włączeniu zapłonu, ale wyłączonym silniku napięcie między masą pojazdu (czarny przewód multimetru), a stykiem 5 (czerwony przewód multimetru) powinno wskazywać wartość napięcia akumulatora.

Ten test należy przeprowadzić przy wyłączonym silniku i wyjętych kluczykach ze stacyjki. Po odpięciu złącza czujnika należy ustawić multimetr na pomiar oporności w zakresie do 200Ω. Aby dokonać pomiaru należy podłączyć czarny przewód multimetru do styku 3, a czerwony przewód multimetru do styku 5 po stronie czujnika. Jeśli nieznana jest poprawna wartość oporności można przyjąć, że dla większości sond szerokopasmowych oporność obwodu podgrzewania zawiera się w przedziale od około 2,5 do 4Ω.

Aby mieć wgląd w kontrolę obwodu podgrzewania sondy należy podłączyć dodatni terminal oscyloskopu do styku 3, a ujemny do masy przy włączonym zapłonie i silniku pracującym na biegu jałowym.

Jak pokazano na ilustracji 11. obwód wykazuje ujemną charakterystykę roboczą odpowiadającą 2% przy częstotliwości 100 Hz (Wykres przedstawia wartość 98,1%, jako normalne warunki pracy do obliczania wartości sygnału).

Jak wcześniej wspomniano, sondy szerokopasmowe mogą mierzyć zakres od bardzo ubogiego do bardzo bogatego stosunku powietrza do paliwa w mieszance (AFR). To czyni je idealnymi do stosowania w silnikach Diesla z wtryskiem Common Rail oraz w silnikach benzynowych z wtryskiem bezpośrednim, czyli tam, gdzie często spotyka się mieszanki mocno zubożone.

Sondy te muszą być monitorowane za pomocą testera diagnostycznego, mimo, że za pomocą multimetru można skontrolować pracę podstawowych układów. Jednak przy kontroli prądu pompowania niemożliwe jest diagnozowanie multimetrem ze względu na bardzo małe wartości prądu (standardowe multimetry nie są w stanie dokładnie mierzyć natężeń na poziomie 1-2 mA). Takie pomiary dokonywane są w silnikach pracujących z wartościami lambda na poziomie od 0,8 do 2,5.

Za pomocą diagnostyki szeregowej możemy kontrolować prąd pompowania, jako wartość dodatnią lub ujemną. Niektóre testery mogą przedstawiać wartość prądu pompowania już przeliczoną na równowartość wartości λ mieszanki. Przez polaryzację dodatnią lub ujemną można określić, czy silnik pracuje na mieszance ubogiej, czy bogatej. W tym przykładzie należy się odnieść do charakterystyki przedstawiającej „równowartość λ” na wykresie, gdzie przedstawiona jest zależność prądu pompowania od wartości λ.

Polaryzacja dodatnia prądu pompowania – mieszanka uboga
Polaryzacja ujemna prądu pompowania – mieszanka bogata

W praktyce wartość lambda oraz prąd pompowania szybko zaczynają się przemieszczać w stronę wartości negatywnych (przy przyspieszaniu, przyciśnięciu pedału przyspieszenia). Przy hamowaniu silnikiem lub nagłym zdjęciem nogi z pedału przyspieszenia wartość lambda i prądu pompowania przechodzi na stronę dodatnią wykresu (mieszanka uboga).

Nieprawidłowy sygnał z szerokopasmowej sondy lambda może mieć wiele przyczyn i nie zawsze musi być związany z uszkodzeniem samej sondy. Sygnał może być odczytywany jako nieprawidłowy przez kompensację, jaką wykonuje sonda na skutek błędnych sygnałów z innego miejsca. Przykłady:

• Nieprawidłowy odczyt wartości z przepływomierza masowego powietrza powodują nieprawidłowe wysterowanie czasu wtrysku,
• Problemy z pompą paliwa lub wtryskiwaczami,
• Nieszczelności w układzie dolotowym (tak zwane „lewe” powietrze),
• Problemy z układem zapłonowym,
• Zły stan ogólny silnika,
• Uszkodzenie zaworu EGR lub jego nieprawidłowa praca.

Więcej informacji technicznych NGK dostępnych jest TUTAJ.

Artykuł sponsorowany przez NGK Spark Plug