​

• Istotą pracy silnika spalinowego jest zamiana zawartej w paliwie energii chemicznej na energię cieplną, a następnie na pracę mechaniczną. 
• Podstawowym zadaniem układu zasilania jest dostarczenie niezbędnej ilości mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindra.
• Regulacja ilościowa obciążenia silnika wpływa na ilość wprowadzanej do cylindra energii w każdym następnym cyklu pracy.
• Zmiany ilości dostarczanego ładunku można dokonać jedynie przez zdławienie przepływu powietrza lub mieszanki.
• Regulacja jakościowa obciążenia silnika jest częściowo przeciwstawna do regulacji ilościowej.
• Regulacja jakościowa nie wymaga dławienia powierza, ale narzuca stosowanie paliwa o odpowiedniej zdolności zapłonowej w mieszankach o dużym i średnim nadmiarze powietrza.
• Rozkład mieszanki w komorze spalania uzależniony jest od zastosowanego rodzaju układu zasilania.
• Sygnał wyjściowy z sondy lambda wykorzystywany jest do dopasowania (adaptacji) sterowania wielkością dawki paliwa z uwzględnieniem indywidualnych potrzeb danego silnika i jego chwilowego obciążenia. 
• Sonda lambda wbudowana jest w układ wylotowy silnika zazwyczaj przed katalizatorem utleniającym i za katalizatorem utleniającym.
• Przed wymianą sondy lambda należy przystąpić do zdiagnozowania przyczyny usterki.
• Niezależnie od rodzaju sonda lambda ulega zużyciu eksploatacyjnemu i z czasem wymaga wymiany, gdyż nie jest naprawialna.

Istotą pracy silnika spalinowego jest zamiana zawartej w paliwie energii chemicznej na energię cieplną, a następnie na pracę mechaniczną, wyprowadzaną na zewnątrz przez wał korbowy silnika. Podstawowe znaczenie dla zachowania odpowiedniej jakości pracy silnika ma ciąg procesów termodynamicznych, ujmujących wymianę ładunku i spalanie. Podstawowym zadaniem układu zasilania jest dostarczenie niezbędnej ilości mieszanki paliwowo-powietrznej i dobranie odpowiedniego jej składu, a także ich dopasowanie do zmieniających się warunków pracy silnika. Modyfikacja systemów zasilania silników ZI umożliwiła regulację obciążenia w sposób ilościowy i jakościowy.

Regulacja ilościowa obciążenia silnika wpływa na ilość wprowadzanej do cylindra energii w każdym następnym cyklu pracy. Jest ona dostosowywana do aktualnych potrzeb przez zmiany ilości mieszanki paliwa z powietrzem wprowadzanej do cylindra. Mieszanka przygotowywana jest przez urządzenie zasilające poza cylindrem (zewnętrzne tworzenie mieszanki). Zmiany ilości dostarczanego ładunku można dokonać jedynie przez zdławienie przepływu powietrza lub mieszanki (np. za pomocą przepustnicy stosowanej w konwencjonalnych gaźnikach). Dławienie przepływu powoduje obniżenie ciśnienia początku sprężania w cylindrze, wpływając na parametry obiegu silnika.

Dławienie przepływu powoduje zwiększenie (w sposób istotny) strat przepływu, zmniejszając sprawność napełniania. Regulacja ilościowa, charakterystyczna dla silników ZI, umożliwia utrzymanie składu ładunku w zakresie jego palności, najlepiej składu stechiometrycznego.

Regulacja jakościowa obciążenia silnika jest częściowo przeciwstawna do regulacji ilościowej. Ilość wprowadzanego do cylindra paliwa podczas każdego cyklu pracy może być dowolnie zmieniana według potrzeb, przez zmianę wielkości dawki paliwa na cykl, z zachowaniem stałej ilości powietrza. Regulacja jakościowa nie wymaga dławienia powierza, ale narzuca stosowanie paliwa o odpowiedniej zdolności zapłonowej w mieszankach o dużym i średnim nadmiarze powietrza. Sposób jakościowy regulacji obciążenia silnika ZI występuje w pewnym zakresie obciążenia w silnikach, w których przygotowanie odpowiedniego ładunku odbywa się już wewnątrz cylindra (wewnętrzne tworzenie mieszanki).

Współczesne metody doskonalenia silników spalinowych obejmują bardzo złożone procesy, głównie dotyczące przygotowania mieszanki i sterowania przebiegiem procesu spalania. W modernizacji systemów zasilania skupiono się przede wszystkim na dokładności i szybkości sterowania w sposób adekwatny do warunków pracy. Ma to na celu osiągnięcie jak najefektywniejszego spalania przy małej emisji substancji szkodliwych oraz uzyskanie optymalnej mocy użytecznej przy możliwie jak najniższej pojemności silnika. Nie może to jednocześnie znacząco wpływać na obniżenie jego trwałości i niezawodności.

Układ zasilania w sposób bezpośredni decyduje o szybkości i sposobie dostarczenia paliwa do cylindra. Współcześnie przez termin „układ zasilania” należy rozumieć dwa współpracujące ze sobą układy: wtryskowy i zapłonowy. Ich właściwa współpraca determinuje osiąganą sprawność silnika. Istotnym parametrem biorącym udział w procesie sterowania jest współczynnik nadmiaru powietrza λ. Jego wartość wpływa bezpośrednio na charakter mieszanki paliwowo-powietrznej i proces spalania. Aby mieszanka zasilająca uległa całkowitemu spaleniu, udział jej składników musi odpowiadać składowi stechiometrycznemu. Teoretyczna ilość powietrza niezbędna do spalenia 1 kg paliwa wynosi:

• dla benzyny – 14,9 kg,
• dla oleju napędowego – 14,3 kg,
• dla gazu LPG – 15,7 kg.

Wartość stechiometryczna oznacza, że na 1 kg paliwa musi przypadać 14,9 kg powietrza (dla silników ZI). Wyróżnia się trzy podstawowe stany wartości współczynnika nadmiaru powietrza λ: mieszanka uboga: λ > 1, mieszanka stechiometryczna: λ = 1, mieszanka bogata: λ < 1.

Zapłon

Rozkład mieszanki w komorze spalania uzależniony jest od zastosowanego rodzaju układu zasilania. Zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej następuje w wyniku wyładowania iskrowego między elektrodami świecy zapłonowej. Aby mieszanka uległa zapłonowi, współczynnik nadmiaru powietrza λ powinien znajdować się w przedziale 0,75–1,3. Współczynnik nadmiaru powietrza λ jest ważnym parametrem decydującym o warunkach spalania. Po zapaleniu mieszanki tworzy się czoło płomienia. Jego prędkość rozchodzenia się zależna jest od wzrostu ciśnienia w komorze spalania i wartości współczynnika nadmiaru powietrza. Przeciętnie prędkość rozprzestrzeniania się czoła płomienia wynosi 30–60 m/s (w przypadku spalania stukowego nawet 1000 m/s). Wartość ta jest sumą prędkości transportu mieszanki i prędkości spalania. Prędkość spalania osiąga największą wartość w przypadku wystąpienia mieszanki o wartości współczynnika nadmiaru powietrza λ w przedziale 0,8–0,9 (czyli nieco wzbogaconej). Wówczas możliwe jest spełnienie warunku idealnego obiegu Otta. W wyniku dużej prędkości spalania silnik odznacza się korzystnymi parametrami pracy z pełnym obciążeniem przy dużej prędkości obrotowej. Dużą sprawność termodynamiczną można osiągnąć dzięki wysokiej temperaturze w komorze spalania, którą można uzyskać przy wartości współczynnika nadmiaru powietrza λ = 1,05–1,1.

Niestety takie warunki pracy (przy nieco zubożonej mieszance) sprzyjają powstawaniu tlenków azotu. Zakładając, że silnik pracuje z prędkości obrotową 5000 obr./min, cały proces spalania obejmuje około 40° OWK. Przy tym założeniu czas spalania wynosi około 0,001 s. Wartość współczynnika nadmiaru powietrza λ sterowana jest sygnałem z sondy lambda przekazywanym do sterownika nadzorującego pracą układu wtryskowego.

Adaptacja

Sygnał wyjściowy z sondy lambda wykorzystywany jest do dopasowania (adaptacji) sterowania wielkością dawki paliwa z uwzględnieniem indywidualnych potrzeb danego silnika i jego chwilowego obciążenia. Urządzenie sterujące reguluje skład mieszanki na podstawie przekazywanych danych z sondy lambda podczas pracy silnika. Uwzględnia przy tym czas wtrysku. Wartości adaptacyjne wprowadzane są do pamięci EEPROM sterownika silnika. Dopasowanie (adaptację) składu mieszanki paliwowo-powietrznej dzieli się na adaptację sumującą i iloczynową. W adaptacji sumującej ilość wtryskiwanego paliwa jest określona (wynika z charakterystyk zapisanych w pamięci sterownika), a jej zmiana polega na dodaniu stałej wartości korekcyjnej zależnej od zmian warunków pracy silnika. Wartość korekty wielkości wtryskiwanego paliwa i czas wtrysku zależą od aktualnej wartości współczynnika nadmiaru powietrza λ, która wynika z przekazywanego sygnału wyjściowego z sondy lambda. Wartość korekcji dodawana jest do obliczonej ilości paliwa przy mieszance ubogiej λ > 1 wynikającej ze zmiany ilości zasysanego powietrza (wartości współczynnika napełniania).

Adaptacja składu mieszanki paliwowo-powietrznej jest szczególnie ważna w przypadku pracy silnika na biegu jałowym (przy małej prędkości obrotowej i małym obciążeniu). Może wówczas dojść do przepływu strug powietrza o zwrocie przeciwnym do zasysanego powietrza (przedmuchy zwrotne). Adaptacja iloczynowa występuje w trakcie przejścia silnika w tryb pracy awaryjnej, w wyniku absorpcji i detekcji błędnych sygnałów (przez sterownik silnika) stanowiących podstawę do obliczenia chwilowej wartości prędkości obrotowej silnika i stanu jego obciążenia. W takim przypadku wartość czasu wtrysku mnożona jest przez wartość korekcji. Wartość korekcji może być dodatnia lub ujemna w zależności od przesyłanego sygnału wyjściowego z sondy lambda, stanowiącego chwilową wartość współczynnika nadmiaru powietrza λ. Zbyt duże wartości korekcji mogą świadczyć o mechanicznej lub elektrycznej niesprawności w silniku.

Współczesne normy emisji spalin wymusiły wprowadzenie do pojazdów trójfunkcyjnych katalizatorów spalin. Do ich poprawnego działania konieczne jest spalanie stechiometryczne i zachowanie współczynnika λ w zakresie 0,997–1,003 (w przybliżeniu λ = 1). Gwarantuje to uzyskanie dużego stopnia konwersji. Uzyskanie tak precyzyjnego przebiegu procesu spalania jest możliwe dzięki zastosowaniu sondy lambda (czujnika ilości tlenu w spalinach), którego sygnał stanowi podstawę sterowania przebiegiem wtrysku paliwa w silnikach ZI. Sondy lambda (czujniki tlenu) montowane są w układzie wylotowym silników.

Jak działa sonda lambda?

Sonda lambda wbudowana jest w układ wylotowy silnika zazwyczaj przed katalizatorem utleniającym i za katalizatorem utleniającym. W przypadku silników w układzie widlastym układ wylotowy silnika ma dwa katalizatory utleniające, co wymaga zastosowania do regulacji składu mieszanki paliwowo-powietrznej czterech sond lambda. Układ wylotowy spalin silników widlastych składa się z dwóch katalizatorów (umieszczonych w pobliżu silnika), dwóch łączników elastycznych, dwóch tłumików wstępnych (refleksyjnych), jednego tłumika środkowego (absorpcyjnego) i dwóch tłumików końcowych (refleksyjnych).

Przed wymianą sondy lambda należy przystąpić do zdiagnozowania przyczyny usterki. W tym celu zaleca się odczytanie kodu usterki, a następnie diagnostykę szczegółową przy użyciu miernika uniwersalnego lub oscyloskopu. Przesyłanie niewłaściwych wartości sygnałów wyjściowych (napięciowych) do sterownika silnika przez sondę lambda może wynikać z uszkodzenia mechanicznego lub elektronicznego innych elementów wyposażenia silnika, np. katalizatora utleniającego, kolektora wylotowego, rury wylotowej, tłumika (refleksyjnego), wtryskiwaczy paliwa i wielu innych.

Pierwsze sondy napięciowe, nazywane ze względu na charakter pracy dwustanowymi lub wąskopasmowymi, zmieniały sygnał napięciowy w zależności od wartości bliskiej składowi stechiometrycznemu w zakresie od 200 mV dla λ > 1 do 800 mV dla λ < 0. Pierwotnie sondy lambda nie były podgrzewane elektrycznie.

Charakterystyka napięcia do zawartości tlenu w spalinach jest nieliniowa. Największy zakres czułości elementu pomiarowego palcowej sondy lambda przypada na punkt bliski stechiometrycznemu. Palcowa sonda lambda składa się z ceramicznego elementu wykonanego z dwutlenku cyrkonu (ZnO₂) stabilizowanego tlenkiem itru (Y₂O₃).

Platynowa elektroda umieszczona od strony strumienia spalin w rurze wylotowej pokryta jest warstwą ceramiczną tlenków magnezowo-krzemowych. Zewnętrzna osłona metalowa w kształcie rurki zabezpiecza ceramiczną wkładkę rurkową przed uszkodzeniami mechanicznymi i termicznymi. Na skutek różnicy potencjałów jony tlenu przemieszczają się w elemencie cyrkonowym. Poprzez ruch elektronów powstaje napięcie U, proporcjonalne do zawartości tlenu w spalinach. Wraz ze wzrostem temperatury i zmianą zawartości tlenu w spalinach tlenek cyrkonu, generuje odpowiednią wartość napięcia wyjściowego. Końcówka sondy lambda obmywana jest spalinami ze wszystkich cylindrów silnika. Odsłonięta przestrzeń wewnętrzna sondy absorbuje powietrze atmosferyczne, stanowiące wartość porównawczą w stosunku do resztek tlenu powstałych w procesie spalania. Różnica zawartości tlenu w poszczególnych punktach odniesienia (wewnętrznej ceramicznej części sondy lambda) powoduje wytworzenie sygnału wyjściowego (obligowanej wartości napięcia). W celu poprawnego działania sonda lambda musi zostać odpowiednio nagrzana. Pierwsza wartość napięcia (sygnał wyjściowy) wysyłana jest przy temperaturze 317°C, przy czym optymalna wartość temperatury pracy wynosi 600°C. W palcowej sondzie lambda LS21 proces nagrzewania (stabilizacji termicznej) może trwać nawet kilka minut. Zależy on od różnicy temperatury zewnętrznej (atmosferycznej) i temperatury strumienia spalin oraz kształtu układu wylotowego. Zestyk ruchomy między ceramiczną wkładką rurkową a elektrodą sondy (aktywny trzon z warstwą katalizatora) zapewnia połączenie wewnętrzne elektrody z przewodem elektrycznym gniazda zewnętrznego. Połączenie aktywnego trzonu z warstwą katalizatora i obudową rurkową pokrytą warstwą ochronną realizowane jest przez metalowy pierścień uszczelniający. Na wynik pomiarów (sygnał wyjściowy) wpływ ma stan techniczny sondy lambda.

Dotyczy to otworów wlotowych powietrza atmosferycznego (odniesienia) i osłony rurkowej (elektrody sondy). Elementy te szczególnie narażone są na powstawanie nagarów w wyniku zachodzących reakcji chemicznych i obciążeń ciepłych.

Palcowe sondy lambda mają jeden lub dwa przewody wyjściowe, nowsze wersje sond lambda z elementami grzejnymi mają od 3 do 4 przewodów wyjściowych (dwa przewody wyjścia sondy lambda (73 i 75) oraz dwa przewody zasilające element grzejny (42 i 53). Nowsza wersja palcowej sondy lambda LSH24 ma dodatkowy element grzejny, który pozwala uzyskać szybką stabilizację temperaturową, a czas nagrzania elementu pomiarowego (elektrody) do optymalnej temperatury pracy wynosi ok. 25 s podczas rozruchu zimnego silnika.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Technika motoryzacyjna

Szerokopasmowe czujniki zawartości tlenu w spalinach – część 2.

Tematem tej części artykułu jest uproszczona zasada pracy szerokopasmowego czujnika tlenu. Dla wielu osób będzie ona zapewne wystarczająca. Jeśli nie, to zapraszam do lektury następnej części.Znajdzie się w niej szczegółowy opis zasady pracy szerokopasmowej sondy lambda.

Technika motoryzacyjna

Sondy lambda a mieszanka

Samochodowe czujniki zawartości tlenu umożliwiają nowoczesne elektroniczne sterowanie wtryskiem paliwa i kontrolę emisji spalin z silników benzynowych.

Inne

Interpretacja sygnałów z sond lambda

W wydaniu 10/2019 opisaliśmy zasadę działania czujników tlenu w spalinach, czyli tzw. sond lambda. Teraz kontynuujemy temat, uzupełniając go o zagadnienia dokładnej interpretacji sygnałów oraz sposobu ich powstawania.

Sondy lambda z wkładką ceramiczną z dwutlenkiem tytanu pracują w wąskim paśmie. Układ pomiarowy zawierający wkładkę nie wytwarza wyjściowego sygnału pomiarowego w formie napięcia, ale zmienia swą rezystancję względem zależności od stężenia tlenu w spalinach. Rezystancja dwutlenku tytanu jest funkcją ciśnienia cząstkowego tlenu i temperatury. W celu skompensowania wyniku pomiaru (uwzględniania zmiany rezystancji w stosunku do zmiany temperatury) wprowadza się czujniki temperatury gazów. Po uwzględnieniu czynnika temperaturowego układ określa stężenie tlenu spalinach poprzez spadek napięcia wyjściowego sygnału pomiarowego. Jednostka sterująca zasila układ pomiarowy sondy małą wartością prądu elektrycznego i mierzy spadek napięcia. W zależności od zmiany współczynnika nadmiaru powietrza wynosi 0–5 V. Charakterystyka sondy lambda z wkładką z dwutlenku tytanu jest również nieliniowa, tak jak w przypadku sondy lambda z wkładką ceramiczną z dwutlenku cyrkonu. Zaletą takich sond lambda jest znacznie szybszy czas reakcji w stosunku do sond palcowych bez elementu grzejnego. Sondy lambda z wkładką z dwutlenku tytanu są podgrzewane elektrycznie i zaczynają pracować od temperatury około 200°C, co przy nierozgrzanym silniku następuje w czasie poniżej 20 s. W warunkach normalnej pracy układ podgrzewania ma za zadanie utrzymać temperaturę elementu pomiarowego w okolicach 650°C. Czujniki zawartości tlenu na bazie dwutlenku tytanu nie wymagają pomiaru powietrza odniesienia (atmosferycznego). Sprawia to, że ich konstrukcja jest mało skomplikowana, ponieważ nie wymaga dodatkowych zabezpieczeń przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi, np. wodą. Niezawodność sond lambda bez elementu grzejnego LS21 (80 000 km) jest znacznie niższa w stosunku do planetarnych sond lambda z elementem grzejnym LSU4 (160 000 km). Planetarne sondy lambda wprowadzono na rynek w 1994 roku ze względu na rosnące wymagania w stosunku do emisji substancji toksycznych przez układ wylotowy silnika.

Czy można sprawdzić sondę lambda?

Sprawdzanie dwustanowych cyrkonowych i tytanowych sond lambda

Dwustanowa sonda lambda (cyrkonowa i tytanowa) jest zamontowana w układzie wylotowym zazwyczaj przed katalizatorem utleniającym i/lub za katalizatorem utleniającym. W przypadku silników widlastych stosuje się dwa katalizatory utleniające, co wymaga zastosowania do regulacji składu mieszanki paliwowo-powietrznej czterech sond lambda. Układ wylotowy składa się wówczas z dwóch katalizatorów (umieszczonych w pobliżu silnika), dwóch łączników elastycznych, dwóch tłumików wstępnych (refleksyjnych), jednego tłumika środkowego (absorpcyjnego) i dwóch tłumików końcowych (refleksyjnych).

Niezależnie od rodzaju sonda lambda ulega zużyciu eksploatacyjnemu i z czasem wymaga wymiany, gdyż nie jest naprawialna. Aby zapewnić jak najlepszą konwersję szkodliwych substancji w katalizatorze potrójnego działania oraz zachować normy emisji spalin (obecnie Euro 6), prawie wszystkie silniki ZI działają dziś przy stechiometrycznym stosunku powietrza do paliwa (λ = 1). Sonda lambda działa poprawnie dopiero po osiągnięciu temperatury roboczej. Podczas rozgrzewania sondy sterownik jednostki napędowej ignoruje jej sygnały, co przekłada się na zwiększone zużycie paliwa i pogorszenie składu spalin. Czas aktywacji sondy lambda i czas jej reakcji na zmiany składu emitowanych spalin powinny być możliwie krótkie, aby osiągi silnika nie ulegały ograniczeniu.

Procedura sprawdzania dwustanowej sondy lambda

W celu sprawdzenia działania dwustanowej sondy lambda należy wykonać poniższe czynności:

• zlokalizować sondę,
• odłączyć złączę wtykowe sondy,
• uruchomić silnik,
• podłączyć dodatnią końcówkę woltomierza do zacisku 1 sondy lambda,
• sprawdzić wartość napięcia (powinna być zbliżona do wartości napięcia na biegunach akumulatora) w złączu sondy,
• podłączyć dodatnią końcówkę woltomierza do zacisku 4 sygnału sondy,
• na ok. dwie minuty pozostawić silnik pracujący bez obciążenia z prędkością obrotową 2900–3200 obr./min,
• zwiększyć prędkość obrotową silnika do 4500 obr./min (do granicy maksymalnych obrotów),
• zwolnić gwałtownie pedał przyspieszenia,
• zmierzyć wartość napięcia między zaciskiem 4 sondy lambda a masą akumulatora; właściwa wartość napięcia powinna być zmienna (próbkowanie) w zakresie 0,2–0,9 V (wartość średnia 0,45 V),
• odłączyć od kolektora dolotowego przewód podciśnienia z czujnika ciśnienia doładowania,
• zaślepić miejsce połączenia,
• za pomocą ręcznej pompki podłączonej do przewodu czujnika ciśnienia doładowania wytworzyć podciśnienie o wartości ok. 40 kPa,
• zmierzyć napięcie sygnału sondy lambda przy prędkości obrotowej silnika ok. 4000 obr./min,
• odczytać wartość napięcia (wartość prawidłowa wynosi ok. 0,6 V).

Jeżeli sonda lambda jest wyposażona w element grzewczy, konieczny jest pomiar rezystancji uzwojenia grzewczego sondy. W tym celu należy wykonać następujące czynności.

• odłączyć złącze wtykowe sondy,
• podłączyć końcówki pomiarowe miernika uniwersalnego (omomierza) do odpowiednich styków sondy (oznaczenia przewodów zawsze należy sprawdzić w materiałach producenta, w sondach trój- lub czteroprzewodowych zawsze dwa przewody dotyczą uzwojenia grzewczego),
• porównać wartość pomiarową z danymi producenta (zazwyczaj od 2 do 18 Ω), po wykonaniu pomiaru dla dwóch stanów pracy sondy (nienagrzanego i włączenia), ponieważ wartość pomiarowa rezystancji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury (dla rezystorów PTC).

Sprawdzenie szczegółowe polega na zarejestrowaniu i interpretacji charakterystyki sygnału wyjściowego generowanego przez sondę podczas pracy silnika. Przewód kontrolny oscyloskopu należy podłączyć do zacisku sygnału sondy oraz przewodu masowego silnika lub bezpośrednio do przewodu masowego sondy (dla wyjścia z czterema przewodami). Jeżeli sonda próbkuje i wytwarza zmienny sygnał sinusoidalny, można uznać, że działa ona prawidłowo. Ocena stanu technicznego sondy wymaga interpretacji amplitudy i częstotliwości jej sygnału wyjściowego – im są one większe, tym lepszy jest jej stan techniczny. Należy pamiętać, że sygnał wyjściowy dla dwustanowych sond lambda musi być zmienny w zakresie od 0,1 (dla mieszanki ubogiej) do 0,9 V (dla mieszanki bogatej). Prawidłowo działająca sonda musi generować sygnał o częstotliwości przejścia nie mniejszej niż 1 Hz. Badanie dwustanowych sond tytanowych i cyrkonowych wykonuje się w zasadzie tak samo, różnica polega tylko na konieczności pomiaru napięcia zasilania elementu rezystancyjnego dla sond tytanowych (wartość prawidłowa wynosi 5 V). Zakres zmiany sygnału nie zawsze jest taki sam jak dla sond cyrkonowych i w niektórych rozwiązaniach może wynosić od 0,2 do 4,5 V. Wartość napięcia zasilania tych sond jest równa 5 V (sporadycznie dla elementu pomiarowego 11 V) oraz 10–14,5 V dla elementu grzewczego. Współcześnie większość samochodów osobowych jest wyposażona w system samodiagnozy EOBD/OBD II. Z tego względu w celu sprawdzenia działania sondy lambda można również odczytać kody usterek za pomocą diagnoskopu.

Przyczyny skrócenia tego czasu mogą być spowodowane:

• przerwą w obwodzie sondy lambda,
• zwarciem w obwodzie sondy lambda,
• uszkodzeniem mechanicznym, np. pęknięciem rdzenia ceramicznego,
• pokryciem ołowiem końcówki pomiarowej sondy lambda (wydłużenie czasu reakcji na zmiany składu spalin),
• korozją kontaktową (zmiana wartości sygnałów wyjściowych),
• wibracjami miejsca montażowego (rury wylotowej lub katalizatora utleniającego z filtrem DPF),
• osadem resztek niespalonego paliwa,
• wilgocią,
• przegrzaniem elementu pomiarowego.

Skutkami uszkodzenia sondy lambda są:

• nieregularna praca silnika na biegu jałowym,
• wzrost zużycia paliwa,
• wzrost emisji substancji szkodliwych,
• spadek mocy i momentu obrotowego silnika.

Jak wymienić sondę?

W celu wymiany sondy lambda należy:

• odłączyć przewód (–) masowy od akumulatora, przy wyłączonym zapłonie,
• odczekać na ostudzenie układu wylotowego silnika (w przypadku wcześniejszej jazdy pojazdu),
• użyć kanału warsztatowego lub podnośnika do uniesienia pojazdu, co ułatwi dostęp do części układu wylotowego silnika,
• zluzować i rozłączyć opaski mocujące przewód elektryczny sondy lambda (przed lub za katalizatorem),
• odłączyć złącze wtykowe sondy,
• za pomocą klucza płaskiego wykręcić sondę z układu wylotowego,
• porównać rozmiar oraz parametry katalogowe nowej sondy; z uwagi na występowanie dwóch rodzajów sond lambda (przed katalizatorem lub za katalizatorem) ich rozmiary i parametry mogą różnić się od siebie, więc przed ponownym zamontowaniem zaleca się sprawdzienie, czy parametry są zgodne z numerem handlowym wymienianego elementu pomiarowego,
• przed montażem posmarować gwint sondy pastą uszczelniającą, odporną na wysoką temperaturę,
• przykręcić sondę momentem ok. 40–50 Nm,
• założyć złącze wtykowe,
• ułożyć i zamocować opaskę przewodu elektrycznego, tak aby nie stykał się z częścią układu wylotowego silnika,
• jeżeli pojazd był uniesiony za pomocą podnośnika, opuścić go w celu uzyskania dostępu do górnej części komory silnika,
• podłączyć przewód (–) masowy do akumulatora, przy wyłączonym zapłonie,
• wykasować za pomocą diagnoskopu błąd usterki z pamięci sterownika silnika,
• sprawdzić poprawność działania układu (wskazania kontrolek na tablicy sygnalizacyjnej) oraz ocenić pracę silnika.

W żadnym wypadku nie wolno natryskiwać powierzchni pomiarowej sondy lambda aerozolem do konserwowania złącz wtykowych lub innymi środkami zabezpieczającymi. Po wymianie sondy należy każdorazowo sprawdzić jej komunikację z sterownikiem silnika. W tym celu wywołuje się za pomocą diagnoskopu różne konfiguracje cykli jazdy (np. silniki FSI – 6 cykli) zdefiniowanych przez producenta. Test powoduje wprowadzenie do sterownika silnika nowych ustawień i odpowiedniej konfiguracji. W przeciwnym wypadku po uruchomieniu silnika zapali się kontrolka ostrzegawcza MIL (zalecane dla niektórych układów sterujących – sprawdzić w danych producenta). Po wykonaniu testu konfiguracyjnego należy sprawdzić poprawność działania sondy lambda. Ważne jest, aby nowa sonda była odpowiednikiem zalecanym przez producenta, w przeciwnym razie może nie funkcjonować poprawnie, a sygnały wyjściowe przesyłane do sterownika silnika będą wpływały na pogorszenie składu spalin i wzrost zużycia paliwa.