Gama uniwersalnych sond lambda firmy Magneti Marelli pozwala pokryć niezliczoną ilość zastosowań przy pomocy niewielu wyrobów. Gama zawiera 7 produktów, które obejmują zarówno sondy tytanowe, jak i cyrkonowe. Istnieją 4 sondy cyrkonowe z 1, 2, 3 i 4 przewodami i 3 sondy tytanowe, z 3 lub 4 przewodami.

Idea, na której oparto gamę uniwersalnych sond lambda zrodziła się z konieczności redukcji kosztów oraz zapasów. Zamiast utrzymywania na stanie setek różnych pozycji, przy pomocy siedmiu uniwersalnych sond lambda można pokryć większość zastosowań. Montaż wymaga połączenia przewodów czujnika z przewodami oryginalnymi.
Uniwersalna sonda lambda jest komponentem układu sterowania silnikiem, który bardzo dokładnie kontroluje poziom zawartości tlenu w spalinach i przekazuje odnośne dane w postaci napięcia o zmiennej wartości do centralki (ECU).
Poziom tlenu mierzony jest jako jego procentowa zawartość w spalinach i zależy on od stosunku powietrza do paliwa w mieszance dostarczanej do silnika. Kiedy mieszanka jest bogata, to poziom tlenu zawartego w spalinach spada prawie do zero %. Kiedy zaś mieszanka jest uboga, poziom tlenu podnosi się.
Zmiany te powodują, że można wykorzystywać poziom zawartości tlenu w spalinach jako wskaźnik stosunku powietrze/tlen. Centralka ECU wykorzystuje dane otrzymane od sondy lambda i określa czy silnik pracuje na mieszance bogatej, czy też ubogiej, odpowiednio zwiększając lub ograniczając dopływ paliwa. Sonda lambda najlepiej pracuje w temperaturze 600° C. Z tego powodu zazwyczaj znajduje się ona wewnątrz tłumika z katalizatorem, w pobliżu punktów mocowania układu wydechowego, aby mogło zostać wykorzystane ciepło emitowane przez spaliny.
Sondy lambda pojawiły się w samochodach produkcji europejskiej na początku lat dziewięćdziesiątych. W Wielkiej Brytanii, każdy samochód benzynowy wyprodukowany począwszy od roku 1992, posiada zamontowaną sondę lambda. Istnieją dwa typy sond lambda: cyrkonowe i tytanowe.
Sondy cyrkonowe są bardziej rozpowszechnione. Produkowane są jako ogrzewane i nieogrzewane. Różnica pomiędzy sondami zawiera się w materiale używanym do budowy elementu identyfikującego skład spalin.

Uniwersalne sondy cyrkonowe
Sondy te posiadają czuły element w kształcie tulejki, której zewnętrzna część jest w kontakcie ze spalinami, zaś wewnętrzna z powietrzem atmosferycznym. Obie części elementu pokryte są cieniutką warstwą platyny. Właśnie to pokrycie wytwarza napięcie przekazywane na przewód łączący i dalej do ECU. Własności elementu cyrkonowego (ponad 300°C) umożliwiają przejście przez niego jonów tlenu i wytworzenie ładunku na platynie. Jakakolwiek różnica w poziomie zawartości tlenu pomiędzy powierzchniami elementu powoduje powstawanie napięcia. Kiedy mieszanka jest zbyt uboga, napięcie jest niskie, jeżeli zaś mieszanka jest zbyt bogata, napięcie jest wysokie.
Spaliny potrafią oczywiście utrzymać sondę w odpowiedniej temperaturze, ale w celu przyspieszenia tego procesu przy zimnym silniku, najnowsze typy sond, 3 lub 4 przewodowych, wyposażone są w wewnętrzny element grzewczy.
Sygnał napięciowy wytwarzany przez sondę cyrkonową zależy od różnicy poziomu zawartości tlenu w spalinach i w atmosferze, który określany jest jako odniesienie otoczenia. W trakcie takiej operacji sygnał napięciowy zmienia się od maksimum 800-1000mV do minimum 100mV, mniej więcej raz na sekundę i generuje średni odczyt monitorowanego gazu. Jeżeli wartość sygnału wynosi ponad 0,5V, oznacza to, że mieszanka jest bogata, kiedy zaś jest ona niższa od 0,5V, mieszanka jest uboga.
Aby katalizator mógł pracować z maksymalną skutecznością, stosunek powietrza do paliwa musi być utrzymywany na poziomie możliwie najbliższym 14,7 do 1. Wartość ta nazywana jest punktem stechiometrycznym lub “Lambda 1”. Centralka ECU przetwarza sygnały otrzymywane od sondy lambda i dostosuje spalanie w taki sposób, aby ciągle utrzymywać się w pobliżu Lambda 1.

Uniwersalne sondy tytanowe
W odróżnieniu od sondy cyrkonowej, która wytwarza napięcie, sonda tytanowa zmienia swą oporność w funkcji poziomu zawartości tlenu w spalinach. Kiedy układ spalania pracuje na optymalnym poziomie, to napięcie odniesienia, wynoszące zazwyczaj 5 volt, jest podawane z centralki ECU do sondy lambda. Napięcie to przechodzi poprzez oporność tytanową i centralka ECU monitoruje napięcie sygnału powrotnego.
Zważywszy, że sonda tytanowa nie bazuje podczas pomiarów na odniesieniu do powietrza atmosferycznego, zanieczyszczenie atmosferyczne nie ma wpływu na jej działanie. Zanieczyszczenie atmosferyczne może wystąpić w związku z ruchem pojazdów lub w przypadku penetracji wody. Fakt ten, w połączeniu z temperaturą sondy utrzymywaną na bardziej stabilnym poziomie, zapewnia skuteczniejszą i niezawodną kontrolę mieszanki.
Oporność sondy tytanowej zmienia się w zależności od składu spalin. Kiedy w spalinach jest nadmiar tlenu (mieszanka uboga), oporność jest wysoka i wynosi około 20000 omów. Kiedy zaś poziom zawartości tlenu w spalinach jest niski (mieszanka bogata), oporność sondy jest niska i wynosi około 1000 omów.
Sonda tytanowa działa sprawnie w zakresie temperatur wynoszącym od 700 do 800°C. Wszystkie sondy tytanowe są ogrzewane.
Te dwa typy sond uniwersalnych nie są wzajemnie zamienne.

Uszkodzenia i diagnostyka
Uszkodzenia uniwersalnych sond lambda mogą powstać w wyniku długotrwałej pracy silnika na zbyt bogatej mieszance, w wyniku wad w zapłonie lub na skutek przedostawania się płynu chłodzącego do układu wydechowego, na przykład przez przepaloną uszczelkę głowicy silnika. Inną przyczyną może być zbyt wysoka temperatura pracy oraz drgania. Należy pamiętać, że ewentualna nieszczelność układu wydechowego wpływa na poziom zawartości tlenu w spalinach.
Wiadome jest, że sonda lambda zaczyna dawać oznaki zużycia po około 50000 km. Można to zaobserwować przy pomocy oscyloskopu, testerów diagnostycznych i testerów sond lambda Magneti Marelli. Na oscyloskopie jest to widoczne w postaci wydłużenia kształtu przebiegu napięcia lub w powolnej odpowiedzi na gamę napięć na testerze sond lambda. Wolne reagowanie jest zazwyczaj przyczyną uciążliwości w prowadzeniu pojazdu lub nieregularności przy niskiej szybkości. Należy także zauważyć, że prawdopodobnie spaliny będą przekraczały dopuszczalne poziomy emisji i wzrośnie zużycie paliwa.

TESTY
Uniwersalne sondy cyrkonowe
Najlepszym sposobem testowania tych sond jest monitorowanie sygnału napięciowego przy pomocy woltomierza cyfrowego lub jeszcze lepiej, jeżeli to możliwe, przy pomocy oscyloskopu. Ważne jest, aby przed wykonaniem testu, tak silnik, jak i sonda osiągnęły normalną temperaturę roboczą.
Przede wszystkim należy sprawdzić sygnał napięciowy przy obrotach silnika wynoszących około 2000 obr/min. Sygnał napięciowy powinien oscylować pomiędzy 0,2V i 1V, co najmniej raz na sekundę. Wartość średnia sygnału napięciowego będzie wynosić około 0,5V. Kiedy wartość średnia jest wysoka, mieszanka jest bogata, jeżeli zaś jest niska, mieszanka jest uboga.
W celu przetestowania reakcji sondy cyrkonowej na zmiany składu mieszanki należy powtarzać otwarcie przepustnicy, w celu wzbogacenia mieszanki. W konsekwencji zmian składu mieszanki napięcie powinno wzrosnąć. W celu zubożenia mieszanki należy odłączyć pompę podciśnienia. W tym przypadku napięcie ulegnie obniżeniu.

Uniwersalne sondy tytanowe
Sposób testowania jest podobny do poprzedniego. Oscylacja napięcia będzie podobna, a częstotliwość oscylacji często będzie mniejsza. Zależnie od typu układu oscylacje będą mieściły się w zakresie od 0 do 1 volt lub od 0 do 5 volt.


Magneti Marelli