Sonda lambda

Breve história
A sonda lambda foi inventada pela empresa alemã Robert Bosch GmbH em 1976. No mesmo ano, essa tecnologia foi utilizada em automóveis suecos da Volvo. Os modelos Volvo 240 e 260 que possuíam a sonda lambda foram exportados para os Estados Unidos, especificamente para a Califórnia, estado americano com normas para controle da emissão de CO.
Apesar de ser bem conhecida a razão estequiométrica da mistura ar-combustível (14,7 partes de ar para uma de gasolina no caso de motores a gasolina) esta proporção deve ser alterada de acordo com diferentes condições,quer sejam ambientais, temperatura, pressão, humidade, ou do próprio funcionamento do veículo, rotação, temperatura do motor, variação de potência desejada, entre outras.
A sonda lambda, sensor lambda, sensor de oxigénio, sensor de O₂, também chamado sensor EGO (do inglês exhaust gas oxygen), é um dispositivo que envia um sinal eléctrico à ECU indicando a presença de oxigénio nos gases de escape, possibilitando o controlo da quantidade de combustível a ser enviada para camara de combustão.
Os antigos carburadores e injeções mais simples não permitiam a variação pretendida, com a possibilidade de controlar electronicamente o tempo de injecção de combustível, foi necessário conceber um sensor que auxiliasse na determinação da mistura óptima para cada situação.
O método utilizado foi indireto: criou-se um dispositivo que determina a quantidade de oxigénio residual presente nos gases de combustão. Quando a quantidade de oxigénio é maior significa que a mistura está "pobre" (em combustível), quando é menor significa que a mistura está "rica", e como tal uma grande quantidade de oxigénio é consumida no processo.^[1] Ao provocar estas alterações na quantidade de combustível enviado para o motor, não só se conseguiu um melhor rendimento dos motores e redução do seu consumo, como se diminuiu a poluição provocada pelo seu funcionamento.

 Já aqui no Brasil para adequa-se a lei Promot 3 (Programa de Controle da Poluição do Ar por Motociclos e Veículos Similares) que a partir de 2009 entrou em vigor no Brasil a nova lei de emissões de gases Promot 3, que visa reduzir drasticamente a emissão de poluentes pelas motocicletas. Leia a matéria do site Terra a respeito do dia 31/07/2009. Motocicleta menos efeito estufa
Veja também matéria da folha.com do dia 14/09/2009.Motos poluem até quatro vezes mais que carros 
As montadoras vem equipando suas motocicletas desde então com este componete que já eram utilizado pelos automóveis a partir da decada 70.

Sonda Lambda de Zircônio

É o tipo mais difundido atualmente. É constituído de um elemento de cerâmica (óxido de zircônio) em forma de dedal. O elemento está recoberto interna e externamente por uma camada de platina que cumpre a função de eletrodo.

A face interna (eletrodo de referência) está em contato com a atmosfera (21% de oxigênio) e a externa, com os gases de escape.

 
Sonda lambda de um fio
Neste caso , o único fio da sonda Lambda transporta o sinal de emissão em
mV. Este modelo não conta com o aquecedor próprio e requer que seja instalado próximo ao coletor de escapamento para ser aquecida por meio da auta temperatura desta região e dos próprios gases. com aterramento na carcaça do sensor e do escapamento.

Sonda lambda de dois fios
Neste caso os dois fios transportam o sinal "mV" e o terra. Normalmente, o
fio de sinal "mV" é preto e o fio terra é cinzento.
NOTA: Se inverter acidentalmente a polaridade ao ligar o cabo condutor o analisador não sofrerá qualquer dano, apenas se manterá com valor
"0".

Sonda lambda de três fios e aquecedor
Neste caso o fio separado (normalmente preto) transporta o sinal "mV" da
sonda lambda.  Os outros dois fios (normalmente brancos) fornecem energia ao
aquecedor da sonda integral. No caso de surgirem problemas com o
funcionamento deste tipo de sonda, deve-se verificar se a corrente de 12 V
está chegando ao aquecedor.

Sonda lambda de quatro fios com aquecedor
Neste caso existem dois fios para o sinal da sonda e dois fios para o
aquecedor.
O fio terra é normalmente cinzento e o de sinal é normalmente preto. Os fios
do aquecedor são normalmente brancos. 

Funcionamento

A sonda lambda é composta por um material cerâmico com um revestimento poroso de platina e é protegido por um invólucro metálico e o aquecedor dependendo do modelo. A sua atuação baseia-se na alteração das propriedades da cerâmica a altas temperaturas permitindo a difusão do oxigênio do ar.

Veja a figura com corte transversal a baixo:

Opera em função da diferença da concentração de oxigênio entre o gás de escape e o ar externo, gerando-se uma tensão ou uma alteração da resistência em função dessa diferença.

A sonda tem uma limitação: para iniciar o seu funcionamento é necessário que esteja aquecida a cerca de 300°C. Nas sondas mais antigas eram os próprios gases de escape que as aqueciam pelo que se tornava necessário aguardar vários minutos até que o sensor pudesse ser colocado em funcionamento. Atualmente existe uma resistência de aquecimento situada junto à cerâmica que permite o aquecimento em cerca de dez segundos, mesmo quando os gases de escape estão a uma temperatura baixa.

. Tipicamente uma sonda lambda tem quatro fios de ligação: dois para o envio da informação do sensor e os dois restantes para ligação à resistência de aquecimento.

  

Formação da mistura - Princípios básicos
   Mistura ar-combustível (considerando o uso de gasolina como combustível).
  Um motor Otto precisa de uma determinada relação de ar-combustível para a operação. A queima total, teoricamente ideal, está em uma relação de 14,7:1 (gasolina). Que também é chamada de mistura estequiométrica. Isto significa que para a queima de 1 Kg de massa de combustível (gasolina) são necessários 14,7 Kg de ar. Ou expresso em volume: 1 L de combustível é totalmente consumido com cerca de 9500 L de ar.

Coeficiente de ar (Lambda)  λ

Para determinar o quanto a mistura ar-combustível efetivamente disponível desvia da teoricamente necessária (14,7:1 para gasolina) foi escolhido o coeficiente de ar ou a relação de ar (Lambda).

  

λ= massa de ar admitida em relação a demanda de ar para a queima estequiométrica.

λ= 1: a massa de ar admitida corresponde à massa de ar teoricamente necessária.

λ< 1: predomina a falta de ar e, portanto a mistura rica. A potência máxima se dá com λ= 0,85~0,95 (motoresoriginais)

λ> 1: nesta faixa predomina o excesso de ar ou mistura pobre.

AFR: Air Fuel Ratio
  Significa relação ar/combustível, como mencionado acima o ARF teoricamente ideal para a gasolina é 14,7:1, veja na tabela alguns exemplos de ARF para mistura estequiométrica:

Combustível	Gasolina	Etanol	Methanol	GNV
AFR	14,7:1	9,0:1	6,4:1	17,2:1

Para se obter o valor AFR a partir do valor em Lambda encontrado basta multiplicar o valor Lambda pelo AFR estequiométrico do combustível utilizado, por exemplo:
Exemplo 1:
  Lambda encontrado = 0,65
  AFR estequiométrico (gasolina) = 14,7
  AFR = 0,65 x 14,7
  AFR = 9,555
Exemplo 2:
  Lambda encontrado = 0,65
  AFR estequiométrico (etanol) = 9,0
  AFR = 0,65 x 9,0
  AFR = 5,85

  Para se obter o valor Lambda a partir do valor AFR encontrado basta dividir o valor AFR encontrado pelo AFR estequiométrico do combustível utilizado, por exemplo:

* Os exemplos e valores citados de AFR para a gasolina considera a gasolina pura, sem adição de etanol (Álcool).

Qual a diferença dos sensores O2 de banda estreita (Narrowband) e banda larga (Wideband) ?
  Os sensores Narrowband são projetados para informar se a mistura está acima ou abaixo da relação estequiométrica (14.7:1 para gasolina) e não indicam bem outros valores.
  Os sensores Wideband são mais eficazes, com uma escala mais larga de AFR (9.65: 1 a 20:1), indicando com precisão o valor Lambda real em toda faixa.

Quem o necessita ?
  Motores com preparação média/alta são os que mais necessitam deste tipo de equipamento. Estas aplicações necessitam de uma leitura exata da relação ar/combustível.

O sensor deve ser instalado no escapamento com um ângulo de 10º em relação a horizontal, de modo a evitar o acúmulo de líquidos em seu elemento sensor.
Os cabos não devem tocar em partes excessivamente quentes.

NOTAS SOBRE A INSTALAÇÃO:
 A instalação deste produto deve ser efetuado por uma pessoa especializada, pois de acordo com o veículo pode ser necessário efetuar uma adequação no veículo.
 Este sensor deverá ser instalado no escapamento do veículo, de modo a estar em contato com os gases de escape.
 O sensor não deve ser montado perto da saída do tubo de escape, de modo que haja influência do ar exterior.
 Instale o sensor num ângulo maior que 10 graus em relação a horizontal, de modo a proteger o sensor contra água condensada.
 A temperatura máxima no sensor é de 1.030 graus Celsios.
 Para sua instalação é necessário furar o escapamento e soldar uma porca/rosca M18 X 1.5.
 O cabo do sensor não deve ficar em contato direto com o escapamento.
 O sensor contém um elemento cerâmico e não deve ser sujeito a choques mecânicos ou térmicos, sob pena de ser danificado.
 Nunca aplique nenhum produdo no sensor ou no cabo.
 A vida útil estimada é de 160.000 Km ou 10 anos, mas uso contínuo com mistura rica ou um consumo excessivo de óleo lubrificante encurtará a vida útil.
 Somente deverá ser usada combustível sem chumbo.
 Não funcionar o motor com o sensor wideband instalado sem o módulo controlador.
 Pode-se considerar um sensor wideband como defeituoso quando a resposta as mudanças de A/F forem muito lentas. A velocidade de resposta irá ficar cada vez mais lenta até não responder mais.
 Em caso de dúvidas consulte nosso departamento técnico para mais informações.

 OS CRÉDITOS DESTA INFORMAÇÂO: ODG