Il complesso lavoro di riduzione delle emissioni conta su un componente molto critico del motore: la Sonda Lambda. Stefan Verhoef, product manager di DENSO Europe’s Aftermarket Business Unit, ci spiega come le Sonde Lambda si sono evolute da semplici sonde a dispositivi elettronici veloci e avanzati.
Dalla loro introduzione negli anni ‘70 in applicazioni automotive, compito delle Sonde Lambda è stato quello di lavorare per un ambiente più pulito, cioè di ridurre l’inquinamento atmosferico contribuendo all’ottenimento di emissioni allo scarico più pulite. Questo miglioramento nelle emissioni è ottenuto convertendo gas nocivi in gas innocui grazie a un processo chimico che utilizza un convertitore catalitico.
Le temperature fluttuanti, i giri motore, i carichi del motore e altre variabili sempre tipiche del motore creano la necessità di un costante aggiustamento della quantità di carburante iniettata nel motore. E per deviare il meno possibile dalla quantità ottimale (il cosiddetto rapporto stechiometrico) questi aggiustamenti debbono essere apportati il più velocemente possibile.
Questo significa che il fattore chiave che ha sempre influenzato lo sviluppo tecnologico delle Sonda Lambda è stata la velocità di risposta:
• Un tempo di riscaldamento più veloce implica che il componente può diventare attivo più velocemente
• Un tempo di reazione più veloce implica che la Sonda Lambda può rispondere più velocemente ai cambiamenti che hanno luogo nei gas di scarico
• Con una sonda a larga banda ad output proporzionale, la centralina motore può fare gli aggiustamenti più velocemente
Il secondo fattore determinante è rappresentato dalla durata.
Ciò è dovuto al fatto che la temperatura ha una forte influenza sulla vita della sonda. In particolare, le alte temperature e le grandi fluttuazioni termiche riducono la vita della Sonda Lambda in modo considerevole.
Il riscaldatore presente in ogni Sonda Lambda DENSO ne consente l’installazione in zone più fredde del motore, mantenendo però la temperatura richiesta per lavorare in modo efficace, evitando contemporaneamente un sovra riscaldamento. Inoltre il riscaldatore all’interno consente alla sonda di poter essere installata a valle del catalizzatore, zona normalmente troppo fredda, per poter così monitorare le prestazioni del catalizzatore stesso.
Lo sviluppo delle Sonde Lambda (anni ‘70)
1. Sonda a dito allo Zirconio di tipo 1
• Necessita di essere riscaldata dai gas di scarico per poter funzionare
• Vita operativa breve se sottoposta a surriscaldamento e a fluttuazioni termiche elevate
• Impossibilità di montaggio a valle del catalizzatore
• Connessione di massa tramite il tubo di scappamento, contatto non ottimale
2. Sonda a dito allo Zirconio di tipo 2
• Connessione di massa migliorata tramite cavo
3. Sonda a dito allo Zirconio di tipo 3 (anni ‘80)
• Stesse caratteristiche della versione 1 ma con elemento riscaldante
• Si attiva più velocemente dopo l’avviamento motore
• Può essere installata in zone più fredde, con vita operativa superiore
• Può essere montata sia a valle sia a monte del catalizzatore
4. Sonda a dito allo Zirconio di tipo 4
• Stesse caratteristiche della versione 3, combinate con una migliore connessione di massa come nella versione 2.
5. Sonda al Titanio
• Rivoluzione nel design di una Sonda Lambda poiché i sensori in Titanio non necessitano di aria proveniente dall’esterno. Ciò consente loro di continuare a funzionare anche in presenza di acqua, come sempre più richiesto nelle vetture 4x4.
6. Sonda A/F
• Questa nuova tecnologia offre un output lineare e proporzionale. Ciò consente alla Centralina Controllo Motore (ECU) di aggiustare la quantità di carburante in modo pressoché istantaneo e di seguire ogni eventuale cambiamento in modo più rapido.
7. Sonda Planare (anni 2000)
• Le Sonde Lambda Planari sono caratterizzate da un componente più piccolo unito insieme al riscaldatore
• Questo componente più piccolo e accorpato implica una minor massa da riscaldare, consentendo un tempo di riscaldamento più veloce così che il sensore può essere attivo molto velocemente dopo l’avviamento del motore .
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