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:
- NGK/NTK (faça aqui a busca pelo site)
- BOSCH (faça o download da tabela em PDF)
- MTE Thompson (faça a busca pelo site e verifique o procedimento para a substituição)
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:
Já a grelha com furos frontais é típica da 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.
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 Plataforma Doutor-IE, podemos encontrar facilmente essa informação:
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).
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 Plataforma 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.
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.
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 Plataforma 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.
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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