De lambdasonde en haar belangrijke input voor de ECU

In een eerder artikel gingen we al even in op de werking van een ECU, waarin al duidelijk werd dat de lambdasonde een belangrijke rol speelt in de informatievoorziening van de ECU. Het ging in dat artikel te ver om compleet de diepte in te gaan over hoe dit onderdeel precies werkt en hoe het met de ECU samenwerkt. Alle reden dus om daar verandering in te brengen!

De lambda wat?

Juist, de lambdasonde. Niet direct een woord wat heel sexy klinkt en lekker in de mond ligt. Onder de autotechnici wordt dit onderdeel dan ook wel eens de lambda-sensor, zuurstofsensor of O2-sensor genoemd. Met deze benaming wordt ook direct een stuk duidelijker wat dit onderdeel precies doet. Kort door de bocht meet deze sensor inderdaad de hoeveelheid zuurstof in de uitlaat. De Nederlandse mobiliteitsbrancheorganisatie BOVAG heeft voor dit onderdeel een hele mooie en beknopte omschrijving:

“De lambdasonde is een sensor in de uitlaat van je auto die het zuurstofgehalte van de uitlaatgassen meet. Wijkt de waarde van het zuurstofgehalte af, dan stelt het motormanagementsysteem dit automatisch bij. Zo werkt de katalysator optimaal en zijn de uitlaatgassen minder schadelijk voor het milieu.”

Dit gezegd hebbende is het goed om te weten dat de meeste auto’s tegenwoordig twee zuurstofsensoren hebben. De ene sensor meet de gassen die direct het motorblok verlaten en de tweede sensor bevindt zich achter de katalysator. Aangezien deze lambda-sensor een holle keramische cilinder is, kan er via gaatjes in de buitenkant van de sensor zuurstof naar binnen gaan. De lambdasonde reageert op het aanwezige zuurstof door het genereren van een spanningssignaal. De draden aan de sensor kunnen de lambda-sensor verwarmen en geven de data aan de ECU. Aan de hand van deze data bepaalt de ECU hoe arm (weinig uitlaatgassen en veel zuurstof) of hoe rijk (veel uitlaatgassen en weinig zuurstof) de lucht/brandstof mix is. Het verwarmen van de zuurstofsensor heeft overigens een belangrijke reden: hierdoor kan de sensor snel reageren bij een koude motor, waardoor er een betere en zuinige verbranding plaatsvindt! Nu we dit weten, is het voor de liefhebbers wellicht leuk om even een kort stukje geschiedenis van dit onderdeel te leren:

Historie van de lambdasonde

Om wat over de historie van de lambdasonde te kunnen vertellen, gaan we even een stukje terug in de tijd. Om precies te zijn moeten we daarvoor naar 1976. En een beetje onderzoek toont aan dat dat een heel bijzonder jaar was. 1976 is namelijk het jaar dat Queen Bohemian Rhapsody uitbracht, de ‘Pannenka penalty’ het levenslicht zag, het merk Apple werd opgericht en de legendarische Concorde in gebruik werd genomen. Maar wat een kijkje in de geschiedenisboeken daarnaast ook laat zien, is dat 1976 ook een heel bijzonder jaar voor Zweden was. De Zweedse band ABBA bracht in dat jaar namelijk Dancing Queen uit (sorry dat je dit liedje nu in je hoofd hebt zitten…), Björn Borg tenniste zich een weg naar de overwinning op Wimbledon en als klap op de vuurpijl had Zweden ook nog eens de primeur met de introductie van de lambdasonde. Een leuke fun fact voor op verjaardagen dus!

Goed, terug naar de O2-sensor. Als gevolg van verscherpte milieu- en emissieregels die in de Verenigde Staten werden doorgevoerd, had Volvo in 1976 de primeur met de 240 en 260 die met dit nieuwe stukje techniek werden uitgerust. Volvo was zo trots met deze innovatie dat ze zelfs een heus ‘Lambda Sond’ embleem in de grill van verschillende auto’s plaatste.

Na het grote introductiesucces ging Volvo een nog sterker samenwerkingsverband met Bosch aan, die de productie van het cilindervormige onderdeel op zich hadden genomen. De tweede generatie volgde in 1982 dan ook al snel. Het grote voordeel van deze tweede generatie is dat deze lambdasonde werd verwarmt. In de veertig jaar die na introductie van de lambdasonde volgde, produceerde Bosch meer dan 1 miljard van deze onderdelen.

Wat doet de ECU met de informatie van de lambda-sensor?

Na dit kijkje in de geschiedenisboeken is het weer tijd om terug te komen bij de werking van de lambda-sensor. In de hiervoor gegeven definitie van deze sensor zit namelijk een heel belangrijk element dat wellicht nog enige uitleg verdient. Het gaat namelijk om het volgende zinnetje: “Wijkt de waarde van het zuurstofgehalte af, dan stelt het motormanagementsysteem dit automatisch bij.”

De grote vraag is natuurlijk wat en hoeveel het motormanagementsysteem, ofwel de ECU, op basis van het zuurstofgehalte in de uitlaatgassen aanpast en bijstelt. Dit gebeurt aan de hand van de zogenoemde lambdawaarde. De ECU vergelijkt constant de hoeveelheid lucht die de zuurstofsensor meet met de hoeveelheid brandstof die zojuist is ingespoten. Zodra deze waarde onder de 1 komt, is er een te kort aan lucht in het brandstofmengsel (rijk mengsel). Is deze waarde hoger dan 1, dan is er een overschot aan lucht (arm mengsel). Op basis van deze data neemt het motorregelapparaat zelf een beslissing. De meest voor de hand liggende oplossing is dat de ECU ervoor gaat zorgen dat het mengsel wordt aangepast, zodat de verhoudingen beter overeenkomen. Dit kan bijvoorbeeld gerealiseerd worden door de openingstijd van de injectoren aan te passen. Wijkt de waarde echter teveel af of blijft de waarde afwijken na bijstellen, dan zal het motorstoringslampje gaan branden en kan de motor mogelijk in noodloop gaan.

Defecte lambdasonde heeft grote impact op de ECU

Nu het samenspel van beide componenten is toegelicht, wordt ook direct duidelijk hoe groot de impact van dit onderdeel op de werking van de ECU is. Een defecte lambdasonde zal dan ook snel vervangen moeten worden. Langdurig doorrijden met een defecte sensor kan er daarbij ook voor zorgen dat de katalysator kapot kan gaan. Aangezien bij een defecte lambdasonde ook vaak het motormanagementlampje (MIR-lampje) zal gaan branden is het zaak om verder diagnose te gaan stellen en verschillende tests uit te voeren.

Testen en meten van defecte lambdasonde

Een eerste test die je kunt uitvoeren, is door in de auto te gaan zitten en het toerental naar zo’n 1500 à 2000 toeren te brengen. Hierbij is het belangrijk om je voet zo weinig mogelijk te bewegen. Gaat het toerental desondanks aardig aan de schommel, dan is dit een eerste aanwijzing voor een defecte lambasonde.

Zodra je dit hebt gecontroleerd, ga je met de ohmmeter aan de slag. Meet hiervoor de weerstand van de verwarming. Soms moet je hiervoor het hitteschild van het uitlaatspruitstuk verwijderen. Doe deze meting bij een normale motortemperatuur (85 tot 95 °C) en gebruik een elektrisch schema om de juiste meetdraden te bepalen. Klopt de waarde? Dan ga je verder met het meten van het signaal. Een goed werkende zuurstofsensor geeft een waarde door die tussen de 0,1 en 0,9 Volt zit. Is dit niet het geval, dan weet je dat inderdaad de lambdasonde voor het branden van het motormanagementlampje heeft gezorgd! Wil je het helemaal goed doen, dan ontkom je niet aan een uitgebreide scoop-meting. Je kunt de sensor gaan schoonmaken, of kunt ervoor kiezen om deze te vervangen.

Ervaring leert ons dat het beter is om de lambdasonde voor een originele te vervangen en niet te kiezen voor een imitatiesensor. Zodra je op ‘imitatie lambdasonde’ op de verschillende automotivefora zoekt, zal wel duidelijk worden wat we hiermee bedoelen. Er zijn namelijk plenty gevallen te vinden waarbij het probleem niet is opgelost en het lampje nog steeds blijft branden.