Atualizado em 24 de abril de 2021 Show
A sonda lambda é um componente fundamental para gerenciamento eletrônico do motor e o funcionamento correto do automóvel, pois tem a capacidade de analisar os gases liberados pelo motor Oxigênio e combustível: é assim que ocorre a combustão de grande parte dos motores de automóveis. Resumindo, sem a junção desses elementos não é possível obter a combustão interna necessária ao seu funcionamento. Isso provavelmente não é novidade para os mecânicos e reparadores do setor. Mas, será que todos sabem como atingir a proporção ideal entre combustível e comburente? Para isso, é necessário conhecer um pouco mais da função desempenhada pela sonda lambda. A sonda lambda, também conhecida como sensor de oxigênio (sensor de O² ou sensor EGO), é um dispositivo responsável por levar informações ao módulo de injeção eletrônica. Por meio de sinais elétricos, a sonda indica a presença de oxigênio nos gases de escape, o que possibilita o controle da quantidade de combustível que será enviado para o motor. Onde fica a Sonda Lambda?O nome pode parecer estranho inicialmente, mas a sonda lambda é uma espécie de “nariz” do motor, localizado geralmente no coletor do escapamento. Vamos entender melhor o porquê de esta peça ser tão importante para os carros e quais as verificações necessárias antes da troca. Lambda é uma letra do alfabeto grego, representada pela simbologia Λ – λ, muito utilizada no campo das Ciências e com significados distintos para cada uma das áreas (Álgebra, Física Nuclear, Química, Computação, entre outras). Nos carros, ela pode ser utilizada para descrever o volume de ar na mistura “combustível-ar”. É exatamente isso o que a sonda lambda faz: mede a quantidade de oxigênio presente nos gases eliminados pelo motor. Esse dispositivo é essencial para que o sistema de injeção trabalhe com eficiência. A posição da sonda lambda pré-catalisador no carro é estratégica: localizada entre o coletor de exaustão e o catalisador, a peça analisa a quantidade de O2 nos gases expelidos pelo motor e envia essa informação à unidade de comando da injeção. Quantos tipos de sonda lambda existem?A sonda lambda pode variar de carro para carro. Com o desenvolvimento da tecnologia e as atualizações do mercado automobilístico, podem ser encontrados veículos com diferentes tipos de sonda. Existem basicamente dois tipos de sonda: ● Sonda lambda de banda estreita (Narrow band sensor) – avalia a combustão somente na faixa estequiométrica do motor. O grupo de sondas lambda de banda estreita é mais popularmente encontrado no mercado. Por isso, é importante saber que elas se dividem, ainda, em sondas comuns (finger) e sondas planares. No mercado nacional encontramos basicamente esses dois tipos de sonda lambda. A primeira, do tipo finger ou dedal, este nome lhe é atribuído devido ao formato de sua parte externa que fica em contato com os gases de escape ser semelhante ao formato de um dedo. Já o segundo, conhecida sonda lambda planar, é uma evolução da primeira, e tem como principal vantagem, uma maior velocidade de medição da concentração de oxigênio nos gases de escape, otimizando o controle da mistura ar combustível pela central de controle do motor, aumentando a eficiência da combustão e reduzindo a emissão de poluentes.
Como identificar os tipos de sonda lambdaA identificação exata da peça pode, inclusive, gerar dificuldades para os reparadores na hora do diagnóstico do funcionamento e manutenção. Para diferenciar os tipos de sensor de oxigênio existem dois métodos:
Na sonda tipo finger os dois fios brancos estão em diagonal um em relação ao outro, já na do tipo planar os dois fios brancos estão posicionados lado a lado ou em paralelo um em relação ao outro. Assim, com esses dois métodos básicos você consegue identificar qual o tipo de sonda está no veículo sob análise e saber se sua aplicação está correta. A figura abaixo demonstra em detalhes as diferenças entre as sondas. Além disso, existem outros métodos que auxiliam na diferenciação:
Sondas de banda largaComponente antes restrito a veículos premium, a sonda lambda de banda larga (conhecida comercialmente como sensor linear ou sensor de A/F) também começou a ser encontrada em automóveis mais acessíveis economicamente. Por outro lado, o funcionamento da injeção com esse modelo é um pouco diferente dos sistemas convencionais. Além disso, especialistas do setor afirmam que o diagnóstico deste sistema também é muito mais complexo. Sensor Sonda lambda: para quê serve e qual sua importância?Sabemos que o equilíbrio da mistura entre ar e combustível na câmara de combustão é determinante para o controle do consumo, emissão de poluentes e extensão da vida útil do catalisador. Fazendo uso das informações emitidas pela peça, o sistema regula a quantidade de combustível injetado durante o tempo de admissão (injeção indireta). Com isso, o módulo da injeção eletrônica consegue avaliar se a mistura está rica ou pobre. Se for constatado alto nível de oxigênio nos gases de escape é sinal de que a mistura está pobre, mas se houver pouco oxigênio é indício de que a mistura está rica A sonda lambda trabalha como um fiscal-controlador da qualidade da queima de combustível, ou seja, se as medidas de ar e combustível estão exatas para uma queima ideal. Uma mistura estequiométrica, por exemplo, além de se economizar gasolina e/ou etanol, também permite que o catalisador chegue a 95% de eficiência na conversão de elementos nocivos como CO (monóxido de carbono), NOx (óxido de nitrogênio) e HC (hidrocarboneto) em gases não poluentes. Qual a função da sonda lambda pré-catalisador?Nós também já vimos que a função da sonda lambda é medir a concentração de oxigênio nos gases de escape. Tem a função de informar ao módulo do motor a eficiência da combustão, constatando se a mistura está rica ou pobre, em relação a mistura estequiométrica. Essa figura exibe a sonda e seu conector.Para entender melhor: A estequiometria é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas numa reação química. A equação é feita com base nas leis das reações (conservação das massas; proporções definidas e proporções múltiplas). O termo utilizado frequentemente na Termodinâmica para referir-se à “mistura perfeita” de um combustível e o ar. Valores de trabalho da sonda lambda pré-catalisadorA sonda lambda pré catalisador tem uma tensão de resposta que deve variar constantemente, devido ao fato que o teor de oxigênio presente nos gases de escape mudam conforme o regime de funcionamento do motor. A fim de facilitar o diagnóstico de falhas deste sensor a figura abaixo apresenta os valores de trabalho da sonda em funcionamento regular. Caso o valor apresentado pelo sensor esteja travado em mistura rica ou pobre é um indicador de mal funcionamento do sensor. Para confirmar o técnico terá que realizar algumas estratégias de diagnóstico antes de substituir a sonda lambda. ComponentesÉ composta por um elemento cerâmico a base de dióxido de zircônio (eletrólito sólido), envolto por um cilindro de platina (eletrodo positivo), e internamente, por um cone concêntrico de platina (eletrodo negativo), conector elétrico e um aquecedor do tipo PTC. Como funciona a sonda lambdaA parte interna encontra-se em contato direto com ar atmosférico (21% de oxigênio), enquanto a outra está exposta aos gases de escape. Em temperaturas superiores a 300ºC, o elemento cerâmico torna-se condutor de íons de oxigênio e opera em função da diferença da concentração de oxigênio entre os gases de escape e o ar atmosférico, conforme exibe a figura abaixo. Fator lambda e tensão da sondaObserve a figura abaixo apresenta o gráfico da tensão de resposta da sonda em função do fator lambda. Notem que na situação de mistura rica o fator lambda é menor que 1, e o valor de tensão emitido pela sonda fica próximo de 800mv, já numa situação de mistura pobre temos o fator lambda maior que 1 e o valor de tensão de aproximadamente 50mv. Mistura rica e mistura pobreQuando a mistura está RICA, o teor de oxigênio na descarga diminui. Assim, a diferença entre a concentração de O2 da descarga e da atmosfera se eleva. Como a tensão gerada pela sonda depende da diferença de concentração de O2, sua tensão se eleva. A figura abaixo exibe em detalhes os componentes e dinâmica de funcionamento. Mistura ricaQuando a mistura está POBRE, o teor de oxigênio na descarga é elevado. Assim, a diferença entre a concentração de O2 da descarga e da atmosfera diminui. Então, a tensão gerada pela sonda também diminui, conforme mostra a figura 6. Função da sonda lambda pós catalisadorInforma ao módulo de controle do motor a eficiência do catalisador, se o mesmo está realizando a conversão dos gases nocivos em gases não nocivos. A figura abaixo mostra o posicionamento deste sensor no veículo. Valores de trabalho da sonda pós-catalisadorPara este sensor, o valor de sinal gerado deverá ser o mais estável possível, acima dos 450 mV, pois, durante o funcionamento do catalisador, na reação química ocorre o consumo de oxigênio. Isso faz com que os gases após o catalisador tenham baixa concentração de oxigênio, gerando assim uma mistura rica, com pouco oxigênio. Você sabe como testar a sonda lambda?Toda vez que alguma coisa estiver errada com a combustão, a sonda lambda informará ao módulo, que por sua vez acenderá aquela famosa luzinha da injeção no painel de instrumentos do motorista. Muitas vezes, o dispositivo é acusado de estar defeituoso, enquanto a verdade os problemas estão ligados ao sistema de ignição, arrefecimento do motor ou em outros sensores e atuadores. Seja em sistemas de injeção indireta com apenas uma sonda, ou em motores com injeção direta equipados com sondas de banda larga, o fato é que as sondas são bastante resistentes e duráveis. Os sensores de oxigênio são dimensionados para uma vida útil de no mínimo 80 mil km. Para avaliar a sonda lambda podem ser utilizadas técnicas voltadas a quatro características do aquecedor da sonda: teste da resistência, teste da alimentação positiva, teste do controle negativo e teste do aterramento do elemento sensor. Outros testes eficientes para a análise do desempenho da sonda são: a verificação da tensão de resposta, bem como o tempo de comutação de rico para pobre e vice-versa. Para executá-los com máxima eficiência é necessária a utilização de um osciloscópio, a fim de analisar detalhadamente o sinal da sonda, como mostra a figura abaixo. Medição do sinal da sonda com osciloscópioEste método é utilizado para identificar falhas mais complexas que o multímetro não tem capacidade de identificar, pelos simples fato que o multímetro por mais útil que seja é considerado lento pois realiza quatro medições por segundo e apresenta a média destes valores em sua tela. O osciloscópio, por sua vez, realiza milhares de capturas por segundo dependendo de sua configuração. Desta forma, para uma análise mais exata e confiável tanto da sonda lambda pré-catalisador como a pós, é fundamental a utilização do osciloscópio. Entretanto, para se utilizar esse equipamento devemos de forma similar ao multímetro dispor de um esquema elétrico para identificar os fios de sinal e terra ou massa do sensor. Feitas as devidas identificações basta inserir as pontas de provas do osciloscópio realizar o enquadramento vertical (eixo da tensão) e horizontal (eixo do tempo) para uma melhor visualização do sinal. Depois, basta interpretar as variações de tensão nos diferentes regimes de funcionamento do motor. A figura abaixo exibe os oscilogramas das sondas pré (canal 1) e pós-catalisador (canal 2). Vejam que de acordo com o que foi apresentado neste artigo a sonda pré-catalisador está em perfeito funcionamento. Ela muda constantemente de rico para pobre e vice-versa, ou seja, entre 50mv e 950mv. A sonda pós-catalisador, por sua vez, mostra um comportamento bastante regular pois está com um valor estável de aproximadamente 0,8V. Isso significa o bom funcionamento do catalisador ao realizar a conversão de gases nocivos em gases não nocivos. Medição do sinal da sonda lambda com multímetroO método mais simples para medição da tensão de resposta da sonda lambda é utilizando o multímetro. Para tanto, antes de realizar esta medição é necessário a leitura e interpretação do esquema elétrico para identificar os terminais de sinal e negativo da sonda. A figura abaixo exibe o esquema das sondas pré e pós-catalisador com seus pinos devidamente identificados. Após a identificação, faça o seguinte:
A figura abaixo apresenta a ligação do multímetro na sonda bem como os valores de tensão lidos pelo equipamento. Observando atentamente a figura, vemos duas situações especificas, uma para condição de mistura pobre onde a tela do multímetro exibe o valor 0,2V e na outra temos uma condição de mistura rica onde é apresentado pelo display do multímetro o valor de 0,8V. Ou seja, de acordo com esta medição o sensor está respondendo regularmente as variações do teor de oxigênio nos gases de escape. Fechamento da aulaProcuramos neste artigo demonstrar o funcionamento da sonda pré e pós catalisador bem como as estratégias de diagnóstico que podem ser aplicadas imediatamente e com isso identificar de forma rápida e eficaz falhas nesse sensor. Você já conseguiu aprender qual a função da sonda lambda, por isso é importante lembrar que esse componente não possui nenhuma forma de reparo a não ser a substituição pela peça nova original. A rotina de autodiagnostico do sistema de injeção vai detectar e informar, por meio do código de falhas, quando o dispositivo sair da sua faixa normal de funcionamento. A recomendação básica é que sejam sempre utilizados combustíveis de boa qualidade, além de realizar periodicamente o check-up das condições mecânicas do motor. Em que parte do carro fica a sonda lambda?A posição da sonda lambda no carro é estratégica: ela fica no coletor de escape do motor, alguns centímetros antes do catalisador, coletando os gases ainda quentes.
O que acontece quando a sonda lambda está com defeito?Além do aumento no consumo de combustível, o defeito na Sonda Lambda pode provocar falhas e alteração na marcha lenta, além de também danificar o catalisador, já que o combustível chegará ao sistema de exaustão sem ser queimado corretamente.
Onde fica a sonda lambda pré catalisador?A posição da sonda lambda pré-catalisador no carro é estratégica: localizada entre o coletor de exaustão e o catalisador, a peça analisa a quantidade de O2 nos gases expelidos pelo motor e envia essa informação à unidade de comando da injeção.
O que é e para que serve a sonda lambda?Instalada no cano de escapamento, a sonda lambda monitora a quantidade de oxigênio que está contida no gás expelido pelo coletor de escape e repassa essa informação para a unidade eletrônica de gerenciamento. “O sensor de oxigênio é um dos mais importantes componentes que garantem o bom funcionamento do veículo.
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