Sonda lambda

Czujnik mierzący zawartość tlenu w spalinach, umieszczany w układzie wydechowym silnika spalinowego. Pozwala to na precyzyjne dozowanie składu mieszanki paliwowo-powietrznej.
Sondy są wykorzystywane w silnikach benzynowych od 1979 roku, coraz większa ilość samochodów i motocykli ma więcej niż jedną sondę lambda, umieszczane są one przed i za katalizatorem. Od roku 1992, aby sprostać wymogom prawnym dotyczącym ograniczenia emisji spalin, sondy stały się standardowym elementem samochodów. Od około 2000 r. sonda lambda jest instalowana także w układach z silnikami wysokoprężnymi.
Sonda lambda montowana w układzie wydechowym pojazdu ma mierzyć zawartość tlenu w spalinach, która odzwierciedla efektywność spalania mieszanki paliwowej w cylindrach. Sygnał z sondy lambda trafia do sterownika silnika, który na tej podstawie reguluje skład mieszanki. Warunkiem poprawnej pracy sondy jest rozgrzanie jej do odpowiedniej temperatury.

Szczegółowa budowa i zasada działania

Działanie sondy lambda opiera się na prawie sformułowanym przez Walthera Nernsta (równanie Nernsta). Sonda lambda, czyli ogniwo galwaniczne zbudowane z materiału ceramicznego – dwutlenku cyrkonu, na którym napylone są po obu jego stronach cienkie warstwy platyny, zostało opracowane pod koniec lat 60 XX wieku w Robert Bosch GmbH przez dr. Güntera Baumana. Sondę umieszcza się w układzie wydechowym, tak, że jedna strona urządzenia styka się z gorącymi gazami spalinowymi, osiągającymi w tym miejscu około 300 °C, a druga strona styka się z powietrzem z otoczenia.
Spiek ceramiczny dwutlenku cyrkonu w temperaturze powyżej 300 °C staje się swoistym elektrolitem zdolnym do przewodnictwa jonowego. W celu utrzymania odpowiedniej temperatury, niektóre sondy mają grzałkę. Warstwy platyny na jego powierzchni pełnią rolę elektrod, przy czym ich potencjał elektryczny jest funkcją stężenia tlenu w gazach, z którymi się stykają. Przy dużej różnicy stężenia tlenu po obu stronach ogniwa generuje ono siłę elektromotoryczną dochodzącą do 1 V.
Napięcie generowane przez ogniwo jest przekazywane do modułu sterującego składem mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku. Moduł ten dostosowuje na bieżąco skład mieszanki, tak aby w określonych warunkach obciążenia silnika, rodzaju paliwa i warunków atmosferycznych zapewnić jak najdoskonalszą pracę silnika i minimalizować emisję tlenku węgla.