Une sonde lambda est un dispositif électronique qui surveille le niveau d'oxygène dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Elle ajuste ensuite le mélange air-carburant du moteur via le calculateur et assure une combustion optimale. Elle assure ainsi le bon fonctionnement de votre véhicule.
Explorons la sonde lambda.
Qu'est-ce qu'une sonde lambda ?
Une sonde lambda, ou sonde à oxygène, est un dispositif de détection utilisé pour surveiller et mesurer le volume d'oxygène dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. La sonde est installée sur la ligne d'échappement de votre voiture ou de votre véhicule.
La sonde O₂ détermine le rapport air/carburant optimal pour le moteur et maintient des émissions adéquates. Un véhicule peut être équipé de quatre sondes à oxygène au maximum, selon son type et sa fabrication. Les sondes lambda mesurent la teneur en oxygène des gaz d'échappement et transmettent les données en temps réel au calculateur.
L'ECU calcule ensuite le rapport de mélange air-carburant du moteur, ce qui assure une combustion optimale dans les chambres de combustion et réduit les émissions de gaz nocifs dans l'environnement. La sonde lambda maintient le rapport de mélange air-carburant à environ 14,7 stœchiométriques pour le moteur à essence.
Ce rapport air/carburant est appelé rapport air/carburant stœchiométrique (RAS). Les moteurs fonctionnent avec ce rapport et brûlent tous les carburants sans excès d'air ni de carburant.
Comment fonctionne une sonde lambda ?
Les capteurs fonctionnent sur le principe de prendre une entrée et de la comparer à la valeur standard, puis d'envoyer la sortie correspondante.
Lorsque la sonde du capteur lambda détecte une température d'environ 350 degrés, la quantité supplémentaire d'oxygène dans les gaz d'échappement génère un changement de tension dans la sonde.
Cela indique que la fonction de détection dépend de la teneur en oxygène des gaz d'échappement.
Ensuite, la broche lambda du capteur d'oxygène compte le gaz O2 dans l'échappement (qui est proche de 0,3 à 3%) par rapport à l'oxygène dans l'air naturel (environ 20,8-21%).
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Si l'excès d'oxygène dans les gaz d'échappement est inférieur à 3%, le mélange air-carburant du moteur est en mode de combustion riche, ce qui signifie qu'il consomme un excès de carburant. Dans ce cas, la sonde du capteur enregistre jusqu'à 0,9 V.
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En revanche, si l'excédent d'oxygène dans les gaz d'échappement est égal à 3%, on parle de moteur à mélange pauvre, ce qui signifie qu'il consomme plus d'air que la norme et entraîne une combustion inefficace. En mode mélange pauvre, la sonde détecte 0,1 V.
Comme mentionné ci-dessus, le capteur d'oxygène lambda calcule l'excès d'oxygène dans les gaz d'échappement du moteur.
Une fois le calcul effectué, la sonde lambda O₂ envoie un signal de tension électrique au circuit de l'unité de commande du moteur. L'ECU identifie ensuite si le moteur est en mode de combustion pauvre ou riche en fonction de la tension qui lui est transmise.
Types de capteurs d'oxygène :
La zircone et le titane sont deux types de sondes à oxygène couramment utilisées dans les systèmes d'échappement modernes. Parmi elles, la sonde à oxygène ou lambda en zircone est la plus utilisée.
Le capteur d'oxygène en zircone fonctionne sur le signal de tension généré pour le changement d'émission d'O2 avec les gaz d'échappement.
Lorsque le volume d'oxygène dans les gaz d'échappement d'un moteur est supérieur à la valeur standard, il s'agit d'un mélange pauvre et le capteur d'O2 reçoit une basse tension.
Lorsque la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement est faible, on parle alors d'un mélange air-carburant riche. Le capteur détecte une tension élevée.
À l'inverse, le capteur Titania fonctionne en fonction des variations de résistance électrique dues à la concentration en oxygène des gaz d'échappement. Le calculateur moteur (ECU) interprète ensuite ces fluctuations de résistance pour fixer le rapport air/carburant.
Il existe deux autres types de capteurs d’oxygène :
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sondes de saut
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et sondes à large bande
Sonde de saut : La sonde à oxygène à saut de tension est également appelée sonde à bande étroite ou à commutation. Ce type de sonde ne fournit pas de données continues comme la sonde à large bande. Elle détecte toute surtension soudaine et transmet le signal de surtension à l'ECU.
Cela signifie que le capteur d'oxygène à sonde de saut peut détecter et envoyer les données lorsqu'il identifie le mélange comme étant pauvre ou riche.
Le capteur de pression différentielle n'est généralement pas utilisé dans les véhicules modernes en raison de certaines limitations. Cependant, certains capteurs offrent un temps de réponse plus rapide, de quatre secondes, et ne nécessitent aucune valeur de gaz de référence. Il est connecté à l'alimentation 5 V du calculateur moteur.
Sonde à large bande : La sonde lambda à large bande est réputée pour sa précision de mesure. Également appelée sonde à oxygène à large bande, elle permet de mesurer une large plage de rapports air/carburant par rapport à l'ancienne sonde à bande étroite. Elle peut mesurer les mélanges riches et pauvres, ce qui est impossible avec une sonde à saut classique.
L'autre nom de ce capteur à large bande est la sonde à oxygène linéaire. La plupart des moteurs modernes sont équipés de sondes lambda à large bande pour divers avantages. Cette sonde offre toutes les fonctionnalités nécessaires à la surveillance des systèmes d'échappement modernes.
Il a amélioré l’efficacité énergétique, réduit les émissions, accéléré le temps de réponse, permis des mesures précises et amélioré les performances du moteur.
Il a des applications dans le réglage des performances du moteur et dans la recherche et le développement de nouvelles technologies.
Questions fréquemment posées
À quoi sert une sonde lambda ?
La sonde lambda analyse le volume d'O₂ dans les gaz d'échappement d'un moteur thermique. Elle envoie ensuite un signal au calculateur moteur pour ajuster l'AFR en conséquence.
Que se passe-t-il si la sonde lambda est défectueuse ?
Une sonde lambda défectueuse entraîne une variation du mélange air-carburant et peut augmenter la consommation de carburant et les émissions excessives de CO₂ dans les gaz d'échappement. Elle peut également affecter les performances du moteur.
Comme le capteur envoie un signal en temps réel sur la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement, il peut envoyer un message erroné au calculateur en cas de dysfonctionnement. Par conséquent, le moteur de votre véhicule peut consommer trop de carburant (combustion riche) ou trop peu (combustion pauvre).
Combien de temps durent les sondes lambda ?
Les sondes lambda peuvent durer entre 80 000 et 160 000 kilomètres à une vitesse moyenne de 80 km/h. Si l'on convertit ces données en heures de fonctionnement, on obtient une durée de vie comprise entre 2 000 et 4 000 heures.
Cependant, ce calcul de durée de vie n'est qu'une estimation et peut varier considérablement en fonction de l'état du véhicule et d'autres situations.
Que se passe-t-il si je retire la sonde lambda ?
Certains utilisateurs retirent la sonde lambda de leur véhicule pour réduire les coûts d'entretien et de dépannage. Cependant, cette pratique est déconseillée et peut entraîner des problèmes tels qu'un ralentissement des performances du moteur, une augmentation de la consommation de carburant et des émissions polluantes.
Cela peut entraîner des violations de la réglementation environnementale et des amendes non désirées de la part des autorités.
Qu'est-ce qui tue les sondes lambda ?
Le capteur d'oxygène peut tomber en panne en raison de l'âge, du kilométrage, d'une contamination interne ou de défauts électriques.
Des contrôles réguliers et un remplacement tous les 30 000 miles peuvent donc être nécessaires.
Conclusion: La sonde lambda O₂ est un dispositif compact mais essentiel pour les moteurs diesel, essence et gaz. Elle identifie et calcule le volume d'oxygène dans les gaz d'échappement et transmet les données en temps réel au calculateur.
L'ECU fixe ensuite le rapport de mélange air-carburant et assure une combustion efficace du carburant. Il est donc essentiel de prendre soin de la sonde lambda pour un fonctionnement optimal de votre véhicule.