Sonda lambda per tutte le auto

Sostituire la sonda lambda passo per passo

Il motore vibra al minimo quando è caldo o il consumo di carburante è superiore al normale? Questo potrebbe essere il primo segno di una sonda lambda difettosa o molto deteriorata. Questo articolo qual è il compito della sonda lambda, come rilevare un difetto e come sostituire da soli la sonda lambda difettosa.

Cosa fa una sonda lambda e come funziona?

Una sonda lambda è una sonda che misura il contenuto di ossigeno residuo nei gas di scarico. Pertanto, la sonda è sempre avvitata all’interno dei tubi di scarico, dopo i collettori. In senso stretto, la sonda lambda non misura direttamente il contenuto di ossigeno residuo nei gas di scarico, ma confronta il contenuto di ossigeno residuo nei gas di scarico con il contenuto di ossigeno nell'aria ambiente. Per questo motivo, l’auto è dotata anche di un sensore che misura l’ossigeno presente nell’aria. Non appena viene raggiunta la temperatura di esercizio di 350 °C, gli atomi di ossigeno dell'aria ambiente cominciano a fluire attraverso l'ossido ceramico, cioè il biossido di zirconio, dell'elemento sensore nel gas di scarico.

Tuttavia, poiché l'ossido ceramico è permeabile solo agli ioni di ossigeno, gli atomi di ossigeno devono prima assorbire elettroni aggiuntivi per diventare ioni di ossigeno. Solo così l'ossigeno può penetrare nell'elemento ceramico sotto forma di ioni di ossigeno. Quando gli ioni di ossigeno sono arrivati nel gas di scarico, devono abbandonare gli elettroni in eccesso per poter tornare allo stato neutro. Questo crea una tensione elettrica tra i due elettroni del circuito stampato, che viene trasmessa alla centralina di controllo del motore.

Oltre alla temperatura di esercizio ottimale, il flusso di atomi o ioni di ossigeno richiede anche un gradiente tra il contenuto di ossigeno nell'aria ambiente e il contenuto di ossigeno residuo nei gas di scarico. Più alto è il contenuto di ossigeno residuo nei gas di scarico o più magra è la miscela combustibile-aria bruciata, minore è il flusso di ioni di ossigeno attraverso la ceramica e minore è la tensione elettrica generata tra gli elettrodi.

Al contrario, questo significa che più piccolo è il contenuto di ossigeno residuo nei gas di scarico o più ricca è la miscela combustibile-aria, più ioni di ossigeno passano attraverso la ceramica e più tensione elettrica viene generata tra gli elettrodi. Durante il funzionamento, la tensione elettrica è compresa tra 0,1 e 0,9 V. La tensione degli elettrodi è determinata dalla tensione della miscela aria-combustibile.

Cos'è il valore di Lambda?

Il valore lambda è un rapporto tra la massa d'aria disponibile e la massa d'aria necessaria per la combustione completa o il fabbisogno stechiometrico d'aria.

Valore lambda inferiore a 1: se il motore è troppo ricco (cioè ha troppo carburante), ha troppa poca aria a disposizione per bruciare completamente il carburante. Ciò significa che la massa d'aria disponibile è inferiore alla massa d'aria richiesta e c'è una mancanza d'aria. Se manca l'aria, il valore della lambda è inferiore a uno.

Valore Lambda maggiore di 1: Al contrario, si parla di eccesso d'aria se il motore consuma troppo poco carburante e quindi funziona troppo magro. Se c'è aria in eccesso, il valore lambda è superiore a 1.

Valore lambda pari a 1: In condizioni ideali, cioè quando il motore viene alimentato con esattamente la quantità di carburante di cui ha bisogno per bruciare completamente il carburante, si parla di valore lambda pari a uno.

	Fabbisogno d’aria stechiometrico per 1 kg di carburante	Valore lambda durante il funzionamento
Motore benzina	14,7 kg	da λ = 0,997 a λ = 1,004
Motore diesel	14,5 kg	da λ = 1,3 a λ = 6

Quali tipi di sonde lambda esistono?

Sonda a salto di tensione

La sonda a salto di tensione, detta anche sonda a salto corto o sonda di controllo, è la classica sonda lambda. E' presente solo nei motori a benzina e nei motori che funzionano con λ = 1. Si chiama sonda a salto di tensione perché la tensione elettrica generata durante il funzionamento salta fino a 7 volte da 0,1 V a 0,9 V al secondo. Funziona a partire da una temperatura di 350 °C e il suo sensore in ceramica è costituito da biossido di zirconio.

La sonda di controllo viene installata tra la valvola di scarico e il convertitore catalitico. Questa informa la centralina del motore se la miscela è troppo ricca o troppo magra, di modo che la centralinapossa reagire a queste informazioni con l'ingrassaggio o il dimagrimento. Per fare questo, i tempi di iniezione degli iniettori vengono modificati in modo che si aprano più a lungo e iniettino più carburante oppure si aprano più brevemente e iniettino meno carburante. La centralina motore cerca di mantenere il valore lambda nel minimo intevallo di λ = 1 in modo che il catalizzatore possa funzionare in modo ottimale.

Sonda resistiva

Un altro tipo è la sonda a molla di resistenza. La termocoppia a resistenza utilizza biossido di titanio al posto del biossido di zirconio. A differenza della sonda a salto di tensione, in questo tipo non viene generata alcuna tensione elettrica, ma la resistenza elettrica della ceramica cambia con il contenuto di ossigeno residuo nei gas di scarico. Per misurare la resistenza, l'unità di controllo del motore deve applicare una tensione. Inoltre, le sonde a resistenza richiedono una temperatura di funzionamento da 500 °C a 800 °C, motivo per cui vengono utilizzate in realtà solo in combinazione con un riscaldatore per sonda lambda. Il grande vantaggio delle sonde a resistenza è che non hanno bisogno dell'aria ambiente come riferimento per la misura.

Sonda diagnostica

Ogni auto a benzina che rispetti le norme euro4 deve essere dotata di questo di sonda. Il compito della sonda diagnostica è quello di informare l'unità di controllo motore sul funzionamento senza errori del catalizzatore. Poiché il convertitore catalitico può immagazzinare ossigeno, agisce come uno smorzatore sul contenuto di ossigeno residuo. Il funzionamento privo di errori del catalizzatore è quindi sempre indicato da una tensione quasi costante da 0,6 V a 0,8 V sulla sonda lambda.

Sonda lambda a banda larga

la sonda lambda a banda larga funziona in modo diverso.Viene utilizzata in tutti i veicoli che funzionano con un valore lambda superiore a 1. Questi includono soprattutto i motori diesel, i motori a gas e i motori a miscela povera. Anche la sonda a banda larga è dotata di un riscaldatore in quando lavora tra i 700° e gli 800°. Di solito si trova vicino alle valvole di scarico o al turbocompressore.

In linea di principio, una sonda lambda a banda larga è costituita da due sonde a salto di tensione, ciascuna con una sonda in ceramica di biossido di zirconio: una cella di misura e l'altra cella di pompaggio. C'è uno spazio di diffusione molto stretto tra la cella di pompaggio e la cella di misura, che forma uno spazio chiuso. Solo una piccola apertura nella cella della pompa collega la fessura di diffusione con il tubo di scarico. Dall'altro lato della fessura di diffusione si trova la cella di misura, che è collegata all'aria ambiente.

Mentre la cella di pompaggio è alimentata dalla centralina di controllo del motore e pompa l'ossigeno residuo dei gas di scarico nella fessura di diffusione, la cella di misura misura il contenuto di ossigeno nella fessura di diffusione. L'unità di controllo del motore cerca ora di mantenere il contenuto di ossigeno nella fessura di diffusione a λ = 1. A tale scopo, la centralina del motore può impostare la corrente di pompaggio della cella di pompaggio e persino invertire la polarità per pompare l'ossigeno dalla fessura di diffusione nel condotto di scarico, dove è possibile misurare anche i gas di scarico a basso tenore di ossigeno fino a λ = 0,7. In realtà, non è il contenuto di ossigeno residuo che viene misurato, ma la corrente della pompa. E questo viene utilizzato per trarre conclusioni sul contenuto di ossigeno. La sonda lambda a banda larga è utilizzata principalmente nei moderni veicoli diesel per ottimizzare il controllo del motore.

Quando e quanto spesso deve essere sostituita la sonda lambda?

Le sonde lambda sono soggette a deterioramento. Inizialmentesono più lente. Possono ancora funzionare, ma di solito il motore non funziona in modo ottimale al minimo e consuma molto più carburante, il che può anche danneggiare il catalizzatore. Per evitare ciò, le sonde lambda devono essere controllate ogni 30.000 km e ad ogni ispezione. Inoltre, i produttori prescrivono intervalli di sostituzione fissi per le varie sonde lambda.

Sonda lambda	Sostituzione
Sonda lambda senza riscaldatore	ogni 50.000 – 80.000 km
Sonda lambda senza riscaldatore (tripolare)	ogni 100.000 – 160.000 km
Sonda lambda senza riscaldatore (4 poli)	ogni 160.000 km
sonde lambda planari	ogni 160.000 km – 250.000 km
sonda lambda planare a banda larga	ogni 160.000 km – 250.000 km

Posso continuare a guidare con una sonda lambda difettosa?

Con una sonda diagnostica difettosa è possibile continuare senza problemi. Una sonda monitor difettosa non significa che il sistema di depurazione dei gas di scarico non funziona più, ma solo che il funzionamento del catalizzatore non può più essere controllato. Una restrizione esiste solo se l'unità di controllo motore entra nel programma di emergenza o se è prevista l'ispezione principale.

La situazione è diversa con una sonda di controllo o una sonda a banda larga. Queste sonde lambda sono anche responsabili della gestione del motore. Un viaggio fino all'officina più vicina è certamente possibile, ma occorre evitare distanze maggiori, poiché il catalizzatore o il filtro antiparticolato, ad esempio, possono essere danneggiati. Nel peggiore dei casi, anche le valvole di scarico possono essere danneggiate. Si parla di valvole bruciate.

Riconoscere un difetto

Come si riconosce una sonda lambda difettosa?

A seconda del produttore del veicolo, l'attivazione della spia luminosa di controllopuò attivare la modalità protezione motore e il veicolo può essere spostato solo in caso di notevole perdita di potenza e di aumento dei consumi a regimi ridottissimi.

Tutte le sonde lambda sono componenti rilevanti per le emissioni e sono quindi monitorate anche dal sistema di controllo del motore. Se l'unità di controllo motore rileva un guasto, la spia luminosa di controllo motore (MKL o MIL) si accende nel quadro strumenti. In questo caso, la sonda lambda difettosa può essere chiaramente identificata con un tester diagnostico. I veicoli moderni con impianto di scarico a doppio flusso possono avere fino a sei sonde lambda. È quindi importante sapere esattamente quale sonda lambda è rotta.

I sintomi classici di una sonda di controllo difettosa o invecchiata nei motori a benzina sono:

• Minimo irregolare a motore caldo
• Consumo di carburante notevolmente aumentato
• Risposta lenta a sollecitazioni del motore

Per quanto riguarda le sonde monitor si può dire che valgono una sola attenzione se la spia di controllo del motore si accende. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, la sonda monitor vi dirà se il convertitore catalitico è difettoso.

I sintomi classici di una sonda lambda a banda larga difettosa o invecchiata sono:

• Minimo irregolare a motore caldo
• Consumo di carburante notevolmente aumentato
• Risposta lenta a sollecitazioni del motore
• Fumo nero dallo scarico (per diesel)

Come faccio a trovare la sonda lambda difettosa?

Per poter identificare con precisione la posizione della sonda lambda difettosa, tutti i messaggi di errore vengono forniti con un'indicazione esatta della posizione nel tratto di scarico, ad esempio: Bancata 1 Sonda 1. La sonda 1 è sempre la sonda di controllo e la Sonda 2 o la Sonda 3 è sempre una sonda diagnostica o una sonda di controllo.

La bancata 1 è relativamente facile da determinare per un impianto di scarico a flusso singolo, in quanto non esiste una bancata 2. E' un po' più complicato con i sistemi a doppio flusso. Per un motore a V, il banco 1 indica la prima fila di cilindri. La definizione dice che con un motore a V il primo cilindro si trova a destra di fronte al lato di uscita della potenza. Di norma, la prima fila di cilindri che si trova davanti al cofano aperto è la fila a sinistra o sul lato passeggero. Per motori a V trasversali a V, il banco 1 punta verso la parete di spruzzatura. Per i motori in linea, il 1° cilindro è anche il 1° cilindro opposto al lato di emissione di potenza. Così la linea di scarico per i primi cilindri è la bancata 1 e per gli ultimi cilindri la bancata 2.

E' meglio visualizzare i parametri della sonda tramite il dispositivo diagnostico. I parametri delle sonde lambda possono essere visualizzati da qualsiasi dispositivo diagnostico compatibile con EOBD. Ecco un riepilogo dei valori di tensione previsti:

Tipo di sonda lambda	Valori di tensione previsti
Sonda a salto di tensione	Tensione tra 0,1 V und 0,9 V
Sonda resistiva	Tensione tra 0,4 V und 3,9 V
Sonda diagnositca (o monitor)	Tensione quasi costante tra0,6 V und 0,8 V
Sonda a banda larga	Tensione costante a 0,45 V

L'effettivo adattamento della miscela per una sonda a banda larga avviene tramite la corrente della pompa. Questo dovrebbe essere compreso tra -1 mA e 3 mA, a seconda dello stato di carico del motore. Se λ = 1, la corrente della pompa è 0 mA.

Come posso testare una sonda lambda?

Se la spia di avaria del motore è accesa, la prima cosa da fare è leggere la memoria degli errori della centralina del motore. Dal 2001, ogni veicolo di nuova immatricolazione in Europa è dotato di una presa e un registro diagnosi EOBD. Ciò significa che i più importanti codici di guasto relativi alle emissioni sono gli stessi per ogni veicolo e possono essere letti e interpretati anche con il dispositivo diagnostico più economico.

Tutti i codici di errore EOBD iniziano con "P0" seguito da altre tre cifre. I codici di errore relativi alla sonda lambda possono avere il seguente aspetto: P003X, P004X, P005X, P006X, P013X, P014X, P015X, P016X, P016X.

I messaggi di errore più comuni, le loro possibili cause e come correggerli, sono riassunti nella seguente tabella:

Messaggio di errore:	Possibili cause:	Risoluzione dell’errore
Guasto del circuito di riscaldamento della sonda lambda	Connettore ossidato Rottura del cavo Riscaldamento sonda lambda difettoso	Controllare connettore e cavo, pulire o riparare se necessario Sostituire la sonda lambda
Riscaldamento sonda lambda Segnale troppo basso	Connettore ossidato Rottura del cavo Riscaldamento sonda lambda difettoso Raro: Unità di controllo motore difettosa	Controllare connettore e cavo, pulire o riparare se necessario Sostituire la sonda lambda
Riscaldamento sonda lambda Segnale troppo alto	Cortocircuito nel cablaggio Riscaldamento sonda lambda difettoso Raro: Unità di controllo motore difettosa	Controllare connettore e cavo, pulire o riparare se necessario Sostituire la sonda lambda
Resistenza riscaldatore sonda lambda	Riscaldamento sonda lambda difettoso	Sostituire la sonda lambda
Sonda lambda Guasto circuito	Connettore ossidato Rottura del cavo Sonda lambda difettosa	Controllare connettore e cavo, pulire o riparare se necessario Sostituire la sonda lambda
Sonda lambda Tensione troppo bassa	Troppo ossigeno nei gas di scarico Perdite del sistema di scarico prima della sonda lambda Frequente: perdite dal tubo flessibile o dal collettore di scarico	Controllare che l’impianto di scarico non ci siano perdite e riparare
Sonda lambda Tensione troppo alta	Cortocircuito nel cablaggio Troppo poco ossigeno nei gas di scarico Perdite del sistema di aspirazione dopo il sensore dell’aria Causa frequente: tubi per vuoto o turbo difettosi	Controllare la tenuta dell’impianto di aspirazione e riparare il sistema di aspirazione Controllare connettore e cavo Pulire o riparare se necessario
Sonda lambda reazione di risposta lenta	La sonda lambda è molto vecchia	Sostituire la sonda lambda
Sonda lambda non funzionante	Sonda lambda difettosa Perdita nell’impianto di scarico Interruzione o guasto della messa a terra Malfunzionamento del motore	Controllare che l’impianto di scarico non ci siano perdite e riparare Controllare connettore e cavo, pulire o riparare se necessario Sostituire la sonda lambda

Sostituzione della sonda lambda difettosa: istruzioni passo dopo passo

Materiale

• Chiave dinamometrica da 1/2 pollice (da 40 Nm a 200 Nm)
• Taglierino
• Maschiatore M12 x 1,25
• Chiave del 22 ad anello o per dadi lunghi
• Presa della sonda lambda
• Dispositivo di rimozione dell'iniettore e delle candelette
• Solvente per iniettori e candelette

• Individuare la sonda lambda da sostituire.

• Stabilizzare il veicolo prima di partire, spegnere il motore e aprire il cofano.

• Attenzione: mai lasciare la chiave in macchina. Alcuni veicoli si bloccano dopo un certo tempo.

• Spruzzare la sonda lambda con il solvente per iniettori e candele e lasciarlo agire per dieci minuti.

• Nella maggior parte dei casi, le sonde lambda non sono nascoste da altri parti, per cui è possibile seguire il cavo dalla sonda al suo connettore per allentare e scollegare.

• Estrarre il cavo e annotare come la sua posizione originale (applicando un post it sul cavo stesso o scattando una foto).

• Per rimuovere la vecchia sonda lambda si può tagliare in vecchio cavo (va comunque sostituito) o estrarlo per intero in modo da poter raggiungere la vecchia sonda e svitarla con una chiave a ghiera.

• Se necessario, pulire la filettatura del tubo di scarico con un pulitore dedicato.

• Avvitare manualmente la nuova sonda lambda. Fare attenzione a non attorcigliare il cavo.

• Nota: La filettatura di una sonda lambda è sempre lubrificata con un grasso speciale. I produttori di marca applicano sempre questo grasso alle filettature delle loro sonde lambda in fabbrica e li proteggono con un tappo di protezione in plastica.

• Serrare la sonda lambda con una chiave dinamometrica Le sonde vengono serrate con una coppia di 40 Nm / 60 Nm.

• Posizionare il cavo e assicurarsi che abbia sufficiente spazio libero e soprattutto che non tocchi il tubo di scarico.

• Inserire il connettore e, se necessario, cancellare la memoria guasti.

Su Internet è opinione diffusa che una sonda lambda dovrebbe essere sempre rimossa alla temperatura di esercizio in modo che non si rompa. Poiché le sonde lambda sono sempre installate nel tubo di scarico, il pericolo di ustioni è molto alto. Per motivi di sicurezza, ha più senso spruzzare la sonda lambda da rimuovere con un solvente adatto, invece di riscaldare il motore. Le sonde di controllo possono spesso essere sostituite dall'alto attraverso il vano motore. Per le sonde monitor si consiglia di utilizzare una piattaforma di sollevamento. E' stato un piacere conoscerti.

Sonde lambda universali

Se una nuova sonda lambda vi sembra troppo costosa, potete anche scegliere una sonda lambda universale più economica, disponibile presso molti produttori. Lo svantaggio è che non è facile collegare i cavi insieme ed è meglio che sia uno specialista a farlo per voi. Inoltre si deve sempre collegare il connettore della vecchia sonda lambda a quella universale. Questo non solo causa più passaggi, ma è possibile commettere errori di compatibilità.

Nel caso in cui abbiate deciso per una sonda lambda universale e vogliate installarla voi stessi, abbiamo elencato qui i possibili colori dei cavi delle sonde lambda. Le combinazioni sono raggruppate verticalmente, ad es. nero-grigio-bianco-bianco, nero-grigio-viola, ecc.

assegnazione dei pin	Colori dei cavi nel veicolo (Possibili combinazioni di colori verticali per ogni caso)
Segnale +	Nero	Nero	Nero	Nero	Nero	Giallo	Giallo	Giallo	Blau	Viola	Viola	Bianco
Segnale - / Segnale Messa a terra	---	Grigio	---	Grigio	Grigio	Nero	Nero	Verde	Bianco	Beige	Rosa	Verde
Riscaldamento +	---	---	Bianco	Bianco	Viola	Rosso	Grigio	Nero	Nero	Marrone	Marrone	Nero
Riscaldamento - / Riscaldamento Messa a terra	---	---	Bianco	Bianco	Bianco	Bianco	Bianco	Nero	Nero	Marrone	Marrone	Nero

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