Cos’è la sonda lambda e come funziona

La sonda lambda è un dispositivo necessario a rilevare la presenza eventuale di carburante incombusto all’interno dei gas di scarico e per mantenere sempre ottimale di rapporto di miscela tra aria e combustibile mediante il quale avviene il funzionamento di un motore. Il funzionamento della sonda lambda è complementare a quello del catalizzatore, a sua volta uno degli elementi fondamentali a fare in mondo che la percentuale di aria e combustibile che circola all’interno del motore sia combinata in maniera ottimale.

Come funziona esattamente la sonda lambda?

La sonda lambda rileva in maniera continua il livello di concentrazione di ossigeno presente all’interno del gas di scarico. Confrontando i dati rilevati da questa misurazione con quelli raccolti nella zona monitorata dall’altra estremità della sonda lambda, infatti, si riesce indirettamente a ricavare la quantità di gas che è possibile rintracciare nei gas di scarico. La sonda è dunque funzionale ad rilevare il rapporto tra aria e carburante quando la combustione è stechiometrica, quanto c’è un eccesso di combustibile e quando a risultare eccessiva è invece la concentrazione di aria. In tutti questi casi, la sonda lambda è capace di inviare un segnale di allarme alla centralina, dalla quale poi dipende una nuova immissione di miscela all’interno della camera di combustione della vettura.

I vari tipi di sonda lambda esistenti

Esistono svariati tipi di sonda lambda, resi differenti l’uno dall’altro principalmente da un particolare apparentemente insignificante, come il tipo di ceramica utilizzata per la sua costituzione.

La sonda lambda al diossido di zirconio, ad esempio, è caratterizzata da una superficie esterna rivestita da questo materiale ed è utilizzata a stretto contatto con i gas di scarico, mentre la superficie interna di questo particolare componente è invece a contatto con l’atmosfera. Entrambe le aree della sonda sono rivestite anche da un sottilissimo strato in platino. L’utilizzo del platino si rivela estremamente funzionale, in quanto permette all’ossigeno, che attraversa in forma ionica lo strato ceramico, reagisce proprio con il rivestimento della sonda caricandolo elettricamente come un elettrodo: in questo modo si genera un segnale elettrico che viene raccolto dal cavo di connessione e diretto all’apposito sensore. Il rivestimento esterno in biossido di zirconio, invece, si rende permeabile agli ioni di ossigeno una volta raggiunta la temperatura di 300°; a questo punto, quando si rileva una concentrazione di ossigeno differente sulle due superfici della sonda, si crea una tensione elettrica, possibile proprio grazie alle qualità fisiche dei materiali di rivestimento impiegati per la sonda. Quando la miscela è povera, in particolare, il livello di tensione del segnale è basso, mentre in caso contrario è alto.

La sonda lambda al diossido di titanio, al contrario di quella in zirconio appena descritta, non è in grado di generare una tensione, ma di segnalare eventuali anomalie della miscela attraverso la creazione di una resistenza elettrica. Nell’elemento rivestito in diossido di titanio, infatti, si crea un livello di resistenza che varia a seconda della concentrazione di ossigeno: quando si raggiunge un rapporto stechiometrico, ha luogo una consistente variazione della resistenza. Qualora si desse un valore al livello di tensione presente all’interno di una sonda realizzata in titanio, si potrebbe agevolmente misurare la corrente in uscita, la cui quantità è proporzionale alla concentrazione di ossigeno nei gas di scarico della vettura. Il vantaggio delle sonde lambda al diossido di titanio risiede principalmente nei loro ingombri particolarmente contenuti, che rendono questi componenti facili da installare all’interno dei sempre più affollati cofani motore (olio motore) dei veicoli attualmente in produzione. Proprio per la differenza strutturale dei due tipi di sonda i sensori impiegati dai due dispositivi non sono interscambiabili.