Lambda sonde

Het Corolla AE92 GT-S Project

Een website over mijn lopende project

Nederlandse vlag Engelse vlag

Lambda sonde

De Lambda sonde of sensor is geplaatst in de uitlaat van met een benzinemotor uitgeruste auto's.

Deze sensor meet het zuurstofgehalte in de uitlaatgassen.

 

lambda sensor

Lambda sensor van een Toyota Corolla.

 

Toen in de jaren '80 en '90 steeds meer autofabrikanten overstapten van motoren met een carburateur naar motoren met elektronische brandstofinjectie, moest de ECU die de brandstofinjectie regelde van steeds meer gegevens voorzien worden om een optimale verbranding te kunnen realiseren.

 

Aan de hand van verschillende sensoren (bijvoorbeeld de gaskleppositiesensor, luchttemperatuur sensor, MAP sensor, krukaspositiesensor, enz, enz) bepaald de ECU hoeveel brandstof er moet worden ingespoten om tot een goede ontbanding te komen voor de hoeveelheid lucht die de verbandingskamers binnenkomt.

De Lambda sensor werkt als een soort controle ná de ontbranding van het brandstof/lucht mengsel om te controleren of de berekeningen die de ECU eerder heeft gemaakt ook daadwerkelijk kloppen.

De ECU streeft er altijd naar om precies genoeg brandstof in te spuiten om de optimale brandstof/lucht verhouding te krijgen. De optimale verhouding voor benzinemotoren is 1 deel brandstof voor elke 14,7 delen lucht. 

Mocht hierin een kleine afwijking zijn, kan de ECU aan de hand van de gegevens die de Lambda sensor meet, nog een kleine correctie uitvoeren om tot die optimale verhouding te komen.

 

De lambda sensor meet het verschil in zuurstof tussen de omgevingslucht en de uitlaatgassen.

De sensor is hol en heeft een lucht zijde en een uitlaatgas zijde. Aan beide kanten kunnen de lucht en uitlaatgassen de sensor binnendringen door openingen in de behuizing.

In de sensor zit een keramisch gedeelte dat de lucht en uitlaatgas zijdes van elkaar gescheiden houdt. Dit is meestal gemaakt van sirconiumoxide omdat dit goed tegen de hitte in de uitlaat kan en niet elektrisch geleidend is.

 

doorsnede lambda sensor

Doorsnede waarin de opbouw van de lambda sensor duidelijk wordt.

 

Door het zuurstofverschil tussen de lucht en uitlaatzijde is de sensor in staat om zelf een kleine elektrische spanning op te wekken, die meestal varieërt tussen de 0,1 en 0,9 Volt.

Bij een optimale verbranding (homogeen brandstof/lucht mengsel met een 1:14,7 verhouding) noemt men de lambda waarde 1. Bij lambda waarde 1 zal de lambda sensor dus ongeveer 0,5 volt genereren. Alles boven Lambda waarde 1 betekend dat de motor arm loopt (weinig verschil in zuurstof, dus spanning zal tussen de 0,1 en 0,4 Volt zitten).

Onder lambda 1 betekend dat de motor te rijk loopt (groot verschil in zuurstof, spanning zal tussen de 0,6 en 0,9 Volt zitten).

 

Een lambda sensor gaat pas goed werken als deze warm is. Vanaf ongeveer 350ºC gaat de lambda sensor waardes genereren waar de ECU iets mee kan. Als de lambda sensor niet voorzien is van een verwarmingselement  zal de ECU de waardes van de labda sensor de eerste minuten nadat de motor gestart is nog negeren en in een zogenaamde 'open-loop' lopen. De ECU krijgt dan geen terugkoppeling van de lambda sensor en weet niet precies hoe de verbranding verloopt. Er kan dan ook niet bijgeregeld worden aan de brandstofinjectie.

Als de sensor opgewarmt is door de uitlaat gassen na enkele minuten gaat de ECU over naar een 'closed-loop' en kan beginnen met het bijregelen van de brandstofinjectie met signalen van de lambda sensor.

 

Bij moderne auto's zijn de lambda sensoren zelf al voorzien van een klein verwarmingselementje om de sensor snel op temperatuur te krijgen. Des te eerder kan de ECU beginnen met bijregelen, wat weer ten goede komt aan de emmissie waardes.

 

De Lambda sensor zit gemonteerd voor de katalysator, zodat de meting niet beïnvloed wordt door de werking van de katalysator. Bij oudere auto's zit er vaak maar 1 lambda sensor in de uitlaatlijn gemonteerd, maar moderne auto's kunnen er soms tot wel 4 of 5 hebben.

Er worden bij moderne auto's veel meer onderdelen in de uitlaatlijn gemonteerd om de uitlaatgassen schoner te maken. De werking van deze onderdelen (zoals bijvoorbeeld de katalysator) kunnen ook weer gecontroleerd worden met behulp van de lambda sensoren.

 

De in dit artikel genoemde lambda sensoren staan ook bekend als narrowband sensoren. Er zijn ook wideband sensoren, maar om verwarring te voorkomen heb ik voor de wideband lambda sensoren een apart artikel gemaakt.