Az első lambda-szondák nem adtak pontos értéket, csak annyit tudtak közölni, hogy a keverek szegény vagy dús. Ahogy szigorodtak a károsanyag-kibocsátási előírások, a benzinmotornál megjelentek a hígkeverékes üzemű motorok, a dízelmotornál pedig a kipufogógáz-visszavezetés nagyon pontos szabályozásához szükség volt a kipufogógáz oxigén-tartalmát pontosan tudni, így megjelentek a szélessávú lambda-szondák. Az OBD, vagyis a fedélzeti diagnosztika miatt pedig ma már legalább kettő szondát kell elhelyezni a kipufogó-rendszerben.

Alapvetések

A lambda-szonda előtt nem volt lehetőség a levegő-tüzelőanyag keverék összetételének pontos ismeretére. Nem voltak légtömegmérők és elektronikus befecskendezés sem, ami a keverékarányra következtetett volna. Mint ismeretes, a dízelmotornál ez nem jelentett nagy problémát, hiszen minőségi keverékképzést alkalmaztak, ami azt jelenti, hogy a terhelés függvényében változtatták a tüzelőanyag mennyiségét, a levegőt nem fojtották. A benzinmotornál más volt a helyzet: a mennyiségi keverékképzéshez mind a levegő, mind a tüzelőanyag mennyiségét pontosan kellett illeszteni, hogy a keverék gyújtható legyen. Ezt a feladatot a fojtószelep és a karburátor látta el, majd a befecskendezők és szabályozott karburátorok elterjedésével egy zárt szabályozási kör vált szükségessé. A ’70-es években a Bosch fejlesztette ki az első járműbe épített lambda-szondát, mely a kipufogógáz oxigén-tartalmából következtetett arra, hogy a keverék dús vagy szegény, ennek megfelelően szabályozható volt a benzin-befecskendezés.

A sztöchiometrikus keverék, vagyis az 1-es lambda-érték nem csak a keverék gyújthatósága és a tüzelőanyag-fogyasztás miatt volt fontos, hanem a katalizátor megfelelő hatásfokú üzemének folyamatos fenntartásához is. Ezért is fontos a szikragyújtású motorok környezetvédelmi felülvizsgálati mérésekor a lambda-érték mérése, és a 0,97-1,03 közötti tartományban tartása.

A lambda-szonda fontos az EOBD-előírásoknál, ezért a szabályozó szonda és a katalizátor után egy monitorszonda is található, melynek feladata a katalizátor átalakítási hatásfokának, oxigéntároló képességének az ellenőrzése. A két szonda feszültségjeleinek amplitúdóját a motorvezérlő összehasonlítja. Ha a katalizátor elegendő oxigént tud tárolni a káros-anyagok oxidációjához, akkor a hátsó lambda-szonda feszültség-amplitúdói jóval kisebbek, mint a katalizátor előtti szondáé. Amikor „öregszik” a katalizátor, a második szonda jele egyre jobban hasonlít az elsőére, amit a motorvezérlő is érzékel, majd hibaüzenetet ad. Természetesen a katalizátor oxigéntároló képessége függ a terhelés- és fordulatszám-tartománytól, ezt a szoftver figyelembe veszi.

Vannak olyan üzemállapotok a motorban, amikor a visszacsatolt szabályozást a motorvezérlő felfüggeszti, így nyitott szabályozást alkalmaz, mintha nem is lenne lambda-szonda. Ilyen lehet a motorféküzem, a hidegindítás (amikor még nem elég meleg a szonda) vagy a teljes terheléses üzem (amikor a vezérlő dúsítja a keveréket a motor hűtése érdekében).

A következő cikkben áttekintjük, hogy milyen típusai alakultak ki, és azok milyen elven működnek.

Források: Hella, Bosch, NGK-NTK