La sonda lambda: a cosa serve, caratteristiche e funzionamento

In questo approfondimento tecnico ci concentriamo ancora sui motori a Ciclo Otto, ma prima di parlare della sonda lambda e di come funziona è doveroso un accenno ai catalizzatori. Una premessa importante al funzionamento è distinguere i sistemi ad anello aperto e sistemi ad anello chiuso. I primi sono quelli più vecchi e rudimentali, come il famigerato retrofit, cioè un silenziatore in cui i gas passano attraverso una rete di tubicini rivestiti da platino, palladio o rodio o comunque da miscele di tutti e tre. Vediamoli nel dettaglio e come funziona la sonda lambda.

1. La sonda Lambda e il rapporto stechiometrico
2. Sonda Lambda e miscela grassa o magra
3. Come funziona la Sonda Lambda
4. La doppia Sonda Lambda
5. FAQ con domande frequenti

LA SONDA LAMBDA E IL RAPPORTO STECHIOMETRICO

Nei sistemi ad anello aperto più evoluti, il catalizzatore riceve anche aria ambientale, anche riscaldata dopo un passaggio vicino al motore (per mantenere le corrette temperature di esercizio del catalizzatore), con lo scopo di apportare ossigeno al secondo stadio del catalizzatore, così da migliorare l’efficienza ossidante. Concentrandosi, invece, sui sistemi ad anello chiuso (o retroazionati), appare evidente la loro maggiore efficacia. La centralina di gestione del motore riceve informazioni continue sulla qualità della combustione proprio dalla sonda lambda. In questo modo può apportare delle modifiche in tempo reale, visto che i catalizzatori funzionano al meglio solo quando il rapporto aria/combustibile è prossimo a quello stechiometrico.

SONDA LAMBDA: MISCELA MAGRA E GRASSA

Questo perché il processo di ossidazione del monossido di carbonio e la successiva trasformazione in anidride carbonica necessita di ossigeno, nella misura di una molecola ogni due. La quantità di ossigeno, quindi, deve essere sempre quella corretta. I metodi per mantenerla sono due: introdurre aria calda nel convertitore catalitico o variare il rapporto aria-combustibile del motore. La sonda lambda, quindi, si occupa di rilevare l’ossigeno residuo presente nei gas di scarico e di comunicarne il livello alla centralina ECU, che agirà di conseguenza per mantenere il livello ottimale, meglio noto come ‘Lambda 1’. Lambda è quindi il coefficiente d’aria, cioè il rapporto tra volume d’aria immesso nel cilindro e quantità d’aria necessaria per ottenere il rapporto stechiometrico (14,7 kg di aria per 1 kg di benzina).

COME FUNZIONA LA SONDA LAMBDA

La ECU, quindi, si occuperà di smagrire o ingrassare la miscela aria-benzina, a seconda dell’ossigeno presente nei gas di scarico. La sonda lambda, quindi, è un sensore che fornisce un segnale elettrico. È formato da un corpo metallico che sostiene il sensore vero e proprio, dotato di una filettatura e di una zona esagonale che ne consente l’avvitamento al collettore di scarico. Nella parte finale del corpo metallico è riportato l’elettrodo positivo della sonda, mentre quello negativo (o massa) è il corpo metallico stesso. I tipi di sonde lambda sono due, a seconda del tipo di ceramica utilizzata nel sensore: a biossido di zirconio (attivo) e a biossido di titanio (passivo).

LA DOPPIA SONDA LAMBDA

Con l’avvento delle omologazioni Euro 3 (normativa 98/69 CEE), è diventato importante verificare l’efficacia del catalizzatore nel tempo, visto che con il trascorrere degli anni e dei chilometri, tende a diminuire. Così si è reso necessario l’utilizzo di due sonde lambda, per avere un monitoraggio migliore delle condizioni di lavoro del motore e poterle correggere tempestivamente. Una prima sonda si trova a monte del catalizzatore, mentre la seconda è a valle e la ECU si occupa di controllare il differenziale che sussiste tra i valori che forniscono: se la tensione della prima è maggiore di quella della seconda vuol dire che il catalizzatore funziona ancora, al contrario si accende la famigerata spia luminosa nel quadro strumenti.

FAQ – DOMANDE FREQUENTI SULLA SONDA LAMBDA

1. Cos’è esattamente la sonda lambda e qual è il suo compito principale?

La sonda lambda agisce come una sorta di naso elettronico posizionato all’interno dell’impianto di scarico, subito prima del catalizzatore. Il suo obiettivo fondamentale è misurare la concentrazione di ossigeno residuo nei gas che escono dal motore per determinare se la combustione è avvenuta in modo corretto. Inviando queste informazioni costanti alla centralina, permette di regolare in tempo reale la quantità di carburante iniettato nei cilindri, garantendo che il rapporto tra aria e benzina rimanga sempre vicino al valore ideale per ridurre al minimo le emissioni inquinanti.

2. Come posso accorgermi se la sonda lambda ha smesso di funzionare correttamente?

Un malfunzionamento di questo sensore si avverte solitamente attraverso un comportamento irregolare del veicolo, come un vistoso calo di potenza o un’erogazione del motore che appare meno fluida del solito. Spesso il primo campanello d’allarme è l’accensione della spia di avaria motore sul cruscotto, accompagnata da un aumento ingiustificato dei consumi di carburante e da un odore di scarico particolarmente pungente. Poiché la centralina non riceve più dati precisi, tende a ingrassare la miscela per evitare danni meccanici, portando a una combustione inefficiente che sporca le candele e può compromettere a lungo andare il catalizzatore.

3. Ogni quanto tempo andrebbe controllata o sostituita questa componente?

Nonostante non sia un componente soggetto a una scadenza rigida come l’olio o i filtri, la sonda lambda subisce un naturale invecchiamento chimico dovuto alle altissime temperature e ai depositi carboniosi che ne rallentano la capacità di lettura. In linea generale è consigliabile far eseguire un test diagnostico ogni ottantamila chilometri circa per verificare che il segnale inviato alla centralina sia ancora rapido e reattivo. Sostituirla prima che smetta completamente di funzionare è una scelta saggia per preservare la salute del sistema di scarico e mantenere l’efficienza energetica del motore ai massimi livelli previsti dal costruttore.