Sonda Lambda


Saiba tudo sobre a sonda lambda - ou sensor de oxigênio - quais são os principais tipos, modelos e como testá-los.

Basicamente existem 2 tipos de sondas:

  • Sonda lambda de banda estreita (Narrow band sensor) - Não avalia a combustão em todas as condições de trabalho do motor (somente na faixa estequiométrica).
  • Sonda lambda de banda larga (Wide band sensor) - Avalia a combustão em praticamente todas as condições de trabalho do motor: marcha-lenta, plena carga, entre outros.

Sonda lambda de banda estreita

As mais comuns do mercado. São divididas, basicamente, em 2 grupos:

  • sondas comuns (finger)
  • sondas planares

Sonda lambda comum (finger)

Dentro do grupo das sondas comuns, existem 3 modelos mais frequentes:

  • sonda de 1 fio
  • sonda de 3 fios
  • sonda de 4 fios

Existe também a sonda de 2 fios, utilizada no omega 3.8 (conhecido como omega australiano).

A sonda de 1 fio possui o aterramento do elemento sensor pela própria carcaça da sonda, e o único fio existente é o fio de sinal. Essa sonda não tem o aquecedor do elemento sensor, por isso demora muito mais para começar a funcionar. Essa sonda deixou de ser utilizada ainda nos anos 90. Ela era utilizada na linha Chevrolet Corsa EFI e S10 EFI.

A sonda de 3 fios também possui o aterramento do elemento sensor na própria carcaça da sonda. É utilizada principalmente na linha Chevrolet Astra importada, com sistema MOTRONIC 1.5.2. Seus 3 fios são:

  • 1 fio branco - positivo do aquecedor do elemento sensor
  • 1 fio branco - negativo do aquecedor do elemento sensor
  • 1 fio preto - sinal do sensor

A sonda de 4 fios é utilizada atualmente por uma grande gama de veículos. É composta pelos seguintes fios:

  • 1 fio branco - positivo do aquecedor do elemento sensor
  • 1 fio branco - terra do aquecedor do elemento sensor
  • 1 fio cinza - terra do elemento sensor
  • 1 fio preto - sinal do sensor

Sonda lambda planar

A sonda planar vem substituindo a sonda comum, sendo que a grande maioria dos veículos flex utiliza a sonda planar. Ela sempre possui 4 fios, composta por:

  • 1 fio branco - positivo do aquecedor do elemento sensor
  • 1 fio branco - controle negativo (PWM) do aquecedor do elemento sensor
  • 1 fio cinza - terra do elemento sensor
  • 1 fio preto - sinal do sensor

Como diferenciar o sensor comum (finger) e sensor planar?

É importante que o reparador confira a aplicação do sensor antes de substituir o componente que está aplicado no veículo em teste. Os fabricantes disponibilizam tabelas completas de aplicação:

Além das tabelas, existem alguns métodos para diferenciar os sensores e não aplicá-los de maneira errada. Um deles é visual (pouco funcional), analisando a grelha do sensor.

A grelha com furos laterais é típica da sonda lambda comum:

sonda-lambda-comum-finger
Sonda lambda comum (finger)

Já a grelha com furos frontais é típica da sonda lambda planar:

sonda-lambda-planar
Sonda lambda planar

Entretanto, em 2013, algumas fabricantes passaram a produzir todos os sensores com a grelha de furos frontais, ou seja, o teste visual já não é tão eficaz.

Vamos ver outras 3 maneiras de diferenciar as sondas comuns e planares.

Resistência do aquecedor da sonda lambda

Para a maioria dos veículos, a resistência do aquecedor do sensor comum (finger) é de 2 Ω a 5 Ω (Ohms). Já para as linhas Toyota e Honda da lista abaixo, a resistência do sensor fica em torno de 12 Ω e 14 Ω (Ohms).

  • Corolla 1.6 16V - De 2002 até 2007
  • Corolla 1.8 16V - De 2002 até 2007
  • Filder 1.8 16V - De 2004 até 2007
  • Corolla 1.8 16V Flex - De 2007 até 2008
  • Filder 1.8 16V Flex - De 2007 até 2008
  • Civic 1.6 16V - De 1992 até 2000
  • Civic 1.7 16V - De 2001 até 2006

A sonda planar apresenta resistência do aquecedor entre 8 Ω e 12 Ω (Ohms).

Posição dos fios do aquecedor da sonda

Na sonda planar, os fios brancos se encontram lado a lado. Já na sonda comum, os fios brancos ficam intercalados.

Controle do aquecedor da sonda

Uma das principais características que diferencia se um veículo utiliza sonda comum ou planar é através de como é feito o controle negativo do aquecedor.

  • Sonda planar - o sinal do controle do negativo do aquecedor é pulsado (PWM)
  • Sonda comum - a unidade de comando (UCE) controla o negativo do aquecedor de maneira direta, ou seja, é um terra contínuo. O negativo do aquecedor também pode estar ligado direto na massa.

Outras diferenças

A sonda lambda planar é resultado de uma evolução construtiva (otimização) da sonda lambda comum (finger).

Seu elemento sensor cerâmico possui melhor distribuição de massa. Na sonda comum é um sólido em formato de dedal. Na planar é montado em finas camadas, lâminas.

A sonda planar atinge rapidamente a sua temperatura de funcionamento. Começa a funcionar em cerca de 10 segundos depois da partida do motor. A sonda comum pode levar mais de 1 minuto para começar a funcionar.

Como testar um sensor de oxigênio (sonda lambda)? Aprenda passo a passo.

Fizemos os testes com o novo Uno (2014) que possui 2 sensores planares: um pré-catalisador e outro pós-catalisador.

fiat-uno-2-sondas-lambda

Teste da resistência do aquecedor da sonda

O primeiro teste que deve ser realizado é com a resistência do aquecedor da sonda, para avaliar se o resistor que aquece a sonda está em circuito aberto ou em curto-circuito. Esse teste deve ser feito com o conector da sonda desligado e medindo a resistência elétrica do lado da sonda.

Resistência do aquecedor:

  • sonda planar - entre 8 Ω e 12 Ω (Ohms).
  • sonda comum - entre 2 Ω e 5 Ω (Ohms).

Teste da alimentação positiva do aquecedor da sonda

Para avaliar a alimentação positiva do aquecedor da sonda é necessário analisar como é ligado o aquecedor.

Através da Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online, podemos encontrar facilmente essa informação:

diagramas_uno_sonda_lambda

O terminal 4 da sonda pré-catalisador (fio branco) é o positivo do aquecedor, assim como na sonda pós-catalisador.

Também é possível perceber pelo diagrama que o positivo do aquecedor das duas sondas é alimentado pelo relé principal (R09), e este fica acionado sempre que a chave de ignição estiver ligada, com o motor parado ou funcionando.

Para efetuar o teste, conecte (em série) a ponta da lâmpada de teste no terminal 4 do conector da sonda pré (lado do chicote).

teste-alimentacao-positiva-do-aquecedor-da-sonda

Ao virar a chave da ignição, a lâmpada deve acender com potência máxima, indicando que o circuito de alimentação positiva do aquecedor da sonda está em perfeito funcionamento.

Teste do controle negativo do aquecedor da sonda

Analisando o diagrama da Enciclopédia Doutor-IE podemos perceber que, em ambas as sondas, o terminal 3 (negativo do aquecedor) é ligado com a Unidade de Comando (UCE) e controlado por um pulso PWM:

  • Na sonda pré-catalisador, o terminal 3 é ligado no terminal 5 da UCE (conector B - cinza)
  • Na sonda pós-catalisador, o terminal 3 é ligado no terminal 4 da UCE (conector B - cinza)

Conecte o osciloscópio ao terminal 5 do conector B - cinza, no fio preto e roxo.

teste-controle-negativo-do-aquecedor-conectar-osciloscopio

Dê a partida no veículo, e observe os pulsos PWM de onda quadrada, no gráfico do osciloscópio (gráfico obtido com o veículo em marcha lenta), indicando o correto funcionamento.

teste-controle-negativo-do-aquecedor-sinal-pulsado

Sonda planar: controle do negativo do aquecedor - pulsado (PWM)

Se a análise for feita com analisador de polaridade, é possível perceber que os LEDs do analisador ficam piscando, indicando que a UCE está controlando o negativo do aquecedor.

Teste do aterramento do elemento sensor

Analisando o diagrama da Enciclopédia Doutor-IE podemos perceber que, em ambas as sondas, o fio cinza (terminal 2) é o terra do sensor. Ele fica aterrado direto na UCE:

  • Na sonda pré-catalisador, o terminal 2 (fio roxo) é ligado no terminal 45 da UCE (conector B - cinza).
  • Na sonda pós-catalisador, o terminal 2 (fio verde) é ligado no terminal 46 da UCE (conector B - cinza).

O teste tem o objetivo de verificar se o fio cinza está aterrando.

Vamos testar a sonda pré-catalisador.

Para isso, conecte a ponta vermelha de um multímetro no positivo da bateria, e a ponta preta conecte na massa. É apresentada a tensão de 12,80 VDC (tensão de bateria).

Agora conecte a ponta preta no terminal 45 (fio roxo) do conector B, que é o terra da sonda lambda. Fazendo isso deve ser apresentada a mesma tensão, de aproximadamente 12,80 VDC (tensão de bateria), indicando que o terminal 45 (e consequentemente a sonda lambda) está perfeitamente aterrado.

Faça a mesma operação para a sonda pós-catalisador, utilizando o terminal 46.

Verifique também a continuidade entre o fio cinza da sonda e o conector da UCE (consulte o diagrama elétrico do veículo em questão).

Definições: mistura estequiométrica, mistura rica e mistura pobre

Quando o veículo está abastecido com 100% de etanol, a relação ar/combustível está ideal (estequiométrica) quando a cada 9g de ar a UCE dosa 1g de combustível (etanol).
Quando o veículo está abastecido com 100% de gasolina nacional (misturada com etanol), a relação está ideal quando a cada 13,2g de ar a UCE dosa 1g de combustível.
Quando a UCE dosa quantidades diferentes, adotamos as definições de mistura rica ou mistura pobre.

A mistura rica compreende uma mistura com mais combustível do que a indicada na proporção estequiométrica.
A mistura pobre compreende uma mistura com mais ar do que a indicada na proporção estequiométrica.

A sonda lambda é um sensor que vai avaliar se a combustão é resultado de uma mistura estequiométrica, rica ou pobre.

Medição do sinal da sonda pré-catalisador e da sonda pós-catalisador

É necessário 2 multímetros conectados nas sondas, cada multímetro em uma sonda.
Respeitar as condições ideais para a realização do teste:

  • Ambos os multímetros devem estar conectados nos fios pretos dos sensores (fio do sinal).
  • Os sensores devem estar conectados no chicote, e o veículo ligado em temperatura operacional.

Perceba que os sinais apresentados são diferentes em cada sonda. A sonda pré-catalisador oscila com valores próximos a 0,000 (zero) VDC e próximos a 1,000 VDC:

  • sinais maiores que 0,450 VDC indicam mistura rica
  • sinais menores que 0,450 VDC indicam mistura pobre

O sinal fica continuamente variando entre mistura rica e mistura pobre.

sonda-pre-catalisador-mistura-rica-mistura-pobre

Observe a linha amarela no gráfico do osciloscópio, referente a sonda pré-catalisador, que oscila entre picos altos e baixos, ou seja, misturas ricas e pobres. A média desse sinal é a mistura estequiométrica. Perceba que a UCE fica avaliando constantemente a informação recebida pelo sensor de oxigênio e corrigindo o tempo de injeção do combustível. Esse é o funcionamento perfeito da sonda.

Já no multímetro conectado com a sonda pós-catalisador o sinal apresentado é estável, aproximadamente 0,900 VDC. Perceba a linha azul no gráfico do osciloscópio, travado, praticamente não oscila.

Isto não quer dizer que os sensores são diferentes. As 2 sondas lambdas são exatamente iguais. O que diverge é a posição onde o sensor está instalado.

Se o sinal da sonda pós-catalisador é estável, indica que o catalisador está operando com eficiência. Se o sinal da sonda pós-catalisador apresenta oscilação, da mesma forma que o sinal da sonda pré-catalisador, indica que o catalisador não está funcionando.

Normalmente, com o carro em marcha-lenta, o sinal da sonda pós-catalisador fica travado em mistura rica.

Defeito comum: Se a sonda pré-catalisador estiver travada em mistura pobre? Significa que a sonda está com defeito ou a mistura está realmente pobre?

Antes de realizar o teste, provocamos um defeito no veículo, deixando a borboleta entre-aberta, de forma que o sinal da sonda pré-catalisador fique travado, provocando uma mistura extremamente pobre, próxima a 0,00 (zero) VDC.

Para o teste, vamos enriquecer a mistura de maneira forçada, injetando spray lubrificante - que serve como combustível - na borboleta, ou seja, diretamente no coletor de admissão. Também poderia ser injetado em uma tomada de vácuo abaixo da borboleta de aceleração.

Se a sonda-lambda estiver boa, após o estímulo (excitação pelo spray) ela fará a leitura rapidamente, elevando o valor do sinal (enriquecendo a mistura).

Se possível, com um osciloscópio, avalie o tempo de resposta do sensor. A variação (resposta) entre pobre e rica não deve ser maior que 0,3 segundos (300 milissegundos).

Dessa forma o problema apresentado no veículo não tem origem na sonda lambda pré-catalisador, ou seja, a mistura realmente está pobre.

Uma mistura pobre pode ser causada por:

  • entrada falsa de ar
  • pressão da linha de combustível baixa
  • injetores de combustível obstruídos
  • entre muitos outros.

E se a sonda estiver travada em mistura rica?

Você deve realizar o mesmo teste, porém de maneira invertida, empobrecendo a mistura.
Ou seja, injetar ar (com um bico de ar) em uma tomada de vácuo abaixo da borboleta de aceleração para testar se a sonda pré-catalisador responde de forma correta.

Resumindo, sonda-lambda com funcionamento perfeito é aquela que responde rapidamente às variações de concentração da relação ar/combustível.


Saiba mais sobre sonda lambda de banda larga em outro post aqui do blog.

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