La sonda lambda è necessaria per rilevare la presenza di ossigeno nei gas di scarico e per mantenere il rapporto di miscela (kg aria/kg combustibile) entro l'intervallo di efficienza ottimale del catalizzatore, meglio conosciuto come "lambda 1". Indice 1 Principio di funzionamento 2 Tipi di sonde 2.1 Sonda lambda al Biossido di zirconio 2.2 Sonda lambda al diossido di titanio 3 Note 4 Voci correlate Principio di funzionamento Schema del segnale λ di un motore a benzina La sonda lambda è in grado di rilevare la concentrazione di ossigeno all'interno dei gas di scarico; tramite la misura di confronto dell'ossigeno presente nell'aria ambientale, rilevata all'altra estremità della sonda, viene indirettamente ricavata la quantità di aria nei gas di scarico[1][2]. Con la lettera greca λ (lambda) viene indicato, appunto, il rapporto tra l'aria e il combustibile, dove: λ = 1, quando la combustione è stechiometrica; λ < 1, quando c'è un eccesso di combustibile; λ > 1, quando c'è un eccesso d'aria. La sonda trasmette poi l'informazione, tramite segnale elettrico, alla centralina (unità di controllo motore) che regola l'immissione di carburante e aria all'interno della camera di combustione. L'uscita della sonda è di tipo bistadio (on/off) dato che il passaggio da una situazione all'altra avviene in un arco molto ristretto, per poi rimanere costante a valori più distanti da quello ottimale. Tipi di sonde Le sonde si differenziano in base al tipo di materiale ceramico utilizzato: diossido di zirconio e diossido di titanio. I sensori all'ossido di zirconio e all'ossido di titanio non sono intercambiabili, sia per le dimensioni, sia per le differenti strategie di controllo che vengono utilizzate per valutare il segnale del sensore. Sonda lambda al Biossido di zirconio La superficie esterna dell'elemento in diossido di zirconio è a diretto contatto con i gas di scarico, mentre la superficie interna lo è con l'atmosfera. Entrambe le superfici sono rivestite di un sottile strato di platino. L'ossigeno in forma ionica attraversa lo strato ceramico e carica elettricamente lo strato di platino che quindi si comporta come un elettrodo: il segnale elettrico che viene generato è raccolto dal cavo di connessione in uscita dal sensore. L'elemento in biossido di zirconio diventa permeabile agli ioni di ossigeno alla temperatura di circa 300 °C. Quando la concentrazione dell'ossigeno è diversa sulle due superfici del sensore, viene generata una tensione grazie alle particolari proprietà fisiche del biossido di zirconio. Con una miscela povera la tensione del segnale è bassa mentre con una miscela ricca è alta. Il tipico cambiamento dell'intensità del segnale avviene quando il rapporto aria-benzina è di 14,7 a 1 (14,7 parti di aria verso 1 parte di benzina) e viene chiamato lambda 1. Questo rapporto è considerato anche indice di completa combustione (da qui il nome di sonda lambda). Il sistema di controllo della miscela aria-benzina viene pilotato dalla sonda lambda che inizia ad operare sopra i 300 °C. L'elemento sensibile richiede un certo tempo di riscaldamento e per questo motivo la maggior parte delle sonde lambda hanno al loro interno un riscaldatore in ceramica che riduce sensibilmente il tempo di attivazione. Sonda lambda al diossido di titanio L'elemento in diossido di titanio non genera una tensione come quello allo zirconio. Nell'elemento in diossido di titanio la resistenza elettrica varia in rapporto alla concentrazione di ossigeno. A lambda 1 (rapporto stechiometrico) si verifica una significativa variazione della resistenza. Applicando un opportuno valore di tensione alla sonda al titanio si può misurare una corrente in uscita che è in relazione con la concentrazione di ossigeno nei gas di scarico. A differenza del tipo allo zirconio, quello al titanio non richiede aria di riferimento e quindi le dimensioni dell'elemento sensibile sono più piccole.