Förbered festen – snart fyller lambdasonden 50 år

Förbered festen – snart fyller lambdasonden 50 år

EXPERTEN Efter nästan ett halvsekel är lambdasonden, åtminstone för många, fortfarande ett av bilens verkliga mysterium. Hur fungerar egentligen sonderna? Och vad är skillnaden mellan de typer som finns på marknaden?

Lambdasonder kom förvisso till Sverige i samband med att avgasreglerna förändrades 1989. Men de första systemen kom faktiskt redan 1976.

Den första bilen som såldes med lambdasond var vår svenska stolthet, Volvo 244. Dock gällde det endast bilar för den amerikanska marknaden, och då för att möta kraven i Kalifornien.

Det var dåvarande Volvochefen Pehr G Gyllenhammar som 1972 beslutade att Volvo inte bara skulle vara den säkraste bilen utan också den miljövänligaste bilen. Detta 50 år gamla beslut gjorde att Volvo, som första bilmärke i världen, utvecklade lambdaregleringen tillsammans med Bosch.


Den första bilen med lambdasond. Volvo 244 gick i bräschen, dock gällde det endast bilar för den amerikanska marknaden och då för att möta kraven i Kalifornien. Foto: Wikimedia.

För att snart vara ”pensionär” är det ganska märkligt att lambdasonden, åtminstone för många, fortfarande utgör ett av bilens verkliga mysterium. Jag tänkte därför ägna denna artikel till att fräscha upp minnet hos några av oss. 

Låt oss börja med att klara ut lambdasondens uppgift, som är att minimera avgasutsläppen genom att sända en signal till motorstyrdonet om syrehalten i avgaserna. Detta kallar vi för feedbacksignal. 

JÄMFÖR SYREHALTEN I AVGASSYSTEMET

Med hjälp av signalen försöker motorstyrdonet, genom att justera tiden på insprutningssignalerna som då ger en magrare eller fetare blandning, balansera i motorn till den bästa förbränningen, som är 14,7 kg luft och 1,0 kg bensin. Detta förhållande kallar vi hädanefter Lambda 1,00. 

Lambdasonder finns i ett antal basutföranden, som alla arbetar på samma sätt,  genom att jämföra syrehalten i avgassystemet med omgivande syrehalt i luften. Detta genererar en elektrisk signal som tas emot av motorstyrdonet. 

”En sak alla sonderna har gemensamt är att de endast fungerar vid lite högre temperaturer”

Man brukar tala om tre olika typer av lambdasonder: Zirkoniumsond, Titaniumsond och Bredbandssond. Dessa tre typer kan aldrig ersätta varandra vid byten.

En sak som alla sonderna har gemensamt är att de endast fungerar vid lite högre temperaturer. Vi brukar tala om en arbetstemperatur runt 350–500 grader C. För att snabbare komma upp till rätt arbetstemperatur har i stort sett alla sonder därför ett inbyggt värmeelement som matas med 12 V och jordas genom motorstyrdonet.

Tack vare detta kan motorstyrdonet mäta värmeelementets strömförbrukning, och därigenom sätta en felkod om förbrukningen avviker. 

KAN UPPSTÅ PROBLEM

Ett problemområde vid reparation är att det finns sonder med olika effekt på värmeelementet. Kort sagt blir det inte bra att skruva dit en sond med 15 W värmeelement när originalsonden hade ett 30 W dito. 

Eftersom värmeelementet består av ett PTC-motstånd ändrar det resistansen vid skiftande temperatur. Detta gör det svårt att felsöka. Vid resistansmätning får vi räkna med 0,5–20 Ohm beroende på temperatur. Ett högre motstånd än så (vid rumstemperatur) tyder på att värmeelement är trasigt.

Undvik de så kallade universalsonderna, som kräver att kablaget skall klippas och skarvas ihop med den nya sonden. De är inget alternativ för en kvalitetsreparation. De kanske fungerar en kort tid som en nödreparation, men skarvningen av kablaget kommer inte att fungera i längden.

TRE TYPER AV SONDER

Risken för backjobb på grund av fel typ av sondval, fel kabelanslutning, eller fel effekt på värmeelement, är dessutom överhängande.

Nu till skillnaderna mellan de olika grundtyperna. Zirkoniumsonden finns med 1–4 kablar. I grunden fungerar dessa varianter lika bra. Kabelfärgerna är Svart (för signalspänning), Grå (för signal jord) och Vit (för värmeelement). Zirkoniumsonden generar en spänning på strax under 1 V när bilen går för fett, det vill säga när det finns ett överskott av bränsle eller ett underskott av luft i förbränningen.

Eftersom motorstyrdonet då kommer att justera bränsleinsprutningens längd för att korrigera lambdasignalen, kommer sondens spänning att börja pendla mellan 0,1–0,9 V.


Spänning på under 1 V. Zirkoniumsonder generar en spänning på strax under 1 V när bilen går för fett, det vill säga när det finns ett överskott av bränsle eller ett underskott av luft i förbränningen. Foto: Wikimedia. 

Titaniumsonden är oftast försedd med 4 stycken lite mer färgglada kablar. Denna typ av sond genererar ingen spänning, utan ändrar istället resistansen, vilket gör att motorstyrdonet lägger på en sondspänning på 5 Volt, och mäter på detta vis resistansen i sonden. Ett lambdavärde större än 1,00 tyder på att motorn går magert.

Resistansen ökar då i sonden, vilket ger en lägre utsignal. Ett lambdavärde mindre än 1,00 tyder istället på att motorn går fett. Resistansen minskar då i sonden, vilket ger en högre utsignal. Denna typ av sond ger såleddes en kraftigare signal som pendlar mellan 0-5V, och är därför tåligare mot elektriska störningar.

FUNGERAR SOM OLJETRYCKSKONTAKT

Både Zirkoniumsonden och Titaniumsonder fungerar lite som en oljetryckskontakt i den bemärkelsen att de bara har två olika signalnivåer: oljetryck med släckt varningslampa eller inget oljetryck med tänd varningslampa, vilket kan jämföras med låg signal vid mager blandning eller hög signal vid fet blandning.

Bredbandssonden skiljer sig från Zirkoniumsonden och Titaniumsonde. Bredbandssonder fungerar liknande en oljetrycksgivare. De kan ge en förändrad utsignal som motsvarar det faktiska oljetrycket. Hos bredbandssonden motsvarar strömförbrukningen det uppmätta lambdavärdet. En bredbandssond kan mäta Lambdavärden mellan 0,5–2,5. Längst in på sonden sitter ett titaniumelement som mäter syrehalten.

”Oftast är en lambdasond antingen hel eller trasig”

Man har dessutom satt in ett pumpelement som ser till att titaniumelementet slår över till rätt blandning. När detta sker mäter man upp strömförbrukningen hos pumpelementet. För verkstaden kan just detta vara ett problem att felsöka, eftersom strömförbrukningen endast är några enstaka mA. Låt oss säga 0,0002 A, vilket kan jämföras med en halvljuslampa på 5,0 A. Enkelt uttryckt så har vi helt enkelt inga verktyg för att mäta så pass små förändringar i strömförbrukning.

Som tur är gör motorstyrdonet om denna låga strömförbrukning till en spänning som kan variera mellan 0–5 Volt beroende på lambdavärde. Ett lambdavärde på 1,0 landar då på 2,5 volt.

Oftast är en en lambdasond antingen hel eller trasig, men det finns också de som avviker något från rätt värde, lite som en kylvattentermostat som råkar öppna vid 80 istället för 95 grader C. Många tillverkare hävdar att lambdasondens livslängd är runt 15 000 mil, och att de därefter bör bytas.

DIAGNOS KRÄVER AVGASMÄTARE

Att bara byta sond för att motorstyrdonet har en felkod som säger ”felaktig lambdasignal” är lite som att byta till en längre oljesticka för att den inte räcker ner till oljan.

För att ställa rätt diagnos behöver vi en avgasmätare där samtliga värden måste användas för att få rätt diagnos vid felsökningen. Man kan med fördel då använda diagnosverktyget för att samtidigt läsa av bränslejustering korttid som ett mätvärde i EOBD-diagnosen. Bränslejusteringen skall ligga runt 0 procent är det tänkt, men med dagens alla etanolinblandningar får vi kanske acceptera ett normalvärde på + 5 procent.

KAN GE LITE TJUVLUFT

Felsök lambdasonden genom att ge motorn en dusch med startgas i luftintaget på 1–2 sekunder. Lambdasonden ska då direkt ställa sig i hög signalnivå, vilket alltså motsvarar fet blandning. Motorstyrdonet skall reagera genom att sänka bränslejustering korttid under 0 procent. På samma sätt kan vi ge lite tjuvluft genom att till exempel öppna oljepåfyllningslocket.

Detta gör att lambdasonden registrerar mager blandning och motorstyrdonet justerar upp bränslejustering korttid över 0 procent. Stämmer inte detta är det dags att köpa ny oljesticka. 

Nu börjar sommaren att närma sig så nästa artikel från mig blir först i höst. Trevlig sommar! 

Väl mött!
Sonny Waxmo
Fordonsteknik Support

SKRIVEN AV
DMV

FLER NYHETER

VISA FLER