Un cotxe és un sistema complex amb molts components, cadascun dels quals compleix una funció diferent. Un d’ells és un sensor d’oxigen, també conegut com a sonda lambda.
Disseny del sensor d’oxigen
Un sensor d’oxigen o sonda lambda (de la lletra grega λ, que denota una barreja de gasolina i aire) és un component especial d’un motor de cotxe per avaluar la quantitat d’oxigen lliure que queda en els gasos d’escapament. Segons el principi de funcionament, el dispositiu és una cèl·lula galvànica amb un electròlit ceràmic sòlid fabricat amb diòxid de zirconi. Els elèctrodes conductors de platí es dipositen a la part superior de la ceràmica dopada amb òxid d’itri. Els gasos d’escapament entren en un dels elèctrodes i l’aire de l’atmosfera entra en l’altre. Durant el funcionament, la sonda lambda s’escalfa fins a 300-400 graus, cosa que permet mesurar l’oxigen residual. A aquesta temperatura, l’electròlit de zirconi es torna conductor i la diferència en la quantitat d’oxigen del gas d’escapament i de l’oxigen atmosfèric dóna lloc a una tensió de sortida als elèctrodes.
Si la concentració d’oxigen és la mateixa per les dues cares, el sensor d’electròlit està en equilibri i la seva diferència de potencial és nul·la. Quan la concentració d’oxigen canvia en un dels elèctrodes, sorgeix una diferència de potencial, que és proporcional al logaritme de la concentració d’oxigen al costat de treball del sensor. Tan bon punt la mescla combustible arriba a la composició estequiomètrica, el contingut d’oxigen dels gasos d’escapament disminueix centenars de milers de vegades, provocant un canvi brusc del sensor, que es detecta mitjançant un dispositiu de mesura d’alta resistència (ordinador de bord d’un cotxe).
Funció del sensor d’oxigen
El sensor d’oxigen no és un dispositiu independent. Funciona amb la participació d’un convertidor catalític de gasos d’escapament dissenyat per oxidar substàncies tòxiques (hidrocarburs, òxid de nitrogen i monòxid de carboni) a diòxid de carboni, aigua i nitrogen en una reacció catalítica. El catalitzador es fa efectiu (amb una neutralització de fins al 80% dels components) en un rang bastant estret: a λ de 0,85 a 0,9, es proporciona la potència màxima del sistema i a λ d’1,1 a 1,3 (la vàlvula d’acceleració de el motor de gasolina està totalment obert) s’aconsegueix el màxim consum de combustible. Un sistema especial d’alimentació amb injecció de combustible (electrònica) discreta, així com el propi sensor d’oxigen, participen per aconseguir els indicadors exactes necessaris per al funcionament eficient del motor de combustió interna. El control sobre el consum de combustible i el contingut d’oxigen del mateix permet evitar diversos mal funcionaments en el funcionament de tots els sistemes del motor.
