Para que serve e como funciona a sonda lambda?

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Motores à combustão só trabalham se houver oxigênio e combustível. Sem esses elementos não é possível obter a explosão interna necessária ao seu funcionamento. Em duas linhas, é assim que essa categoria de propulsores funciona. Até aí, nenhuma novidade.

O desafio está na mistura ideal entre combustível e comburente. E o componente responsável por levar ao módulo de injeção eletrônica a informação primordial para esse controle é a sonda lambda – também conhecida como sensor de oxigênio.

Talvez o nome não seja tão óbvio, mas há explicação: a letra grega lambda é usada para descrever o volume de ar na mistura combustível-ar. Em nossos carros, é exatamente isso o que a sonda lambda faz: mede a quantidade de oxigênio presente nos gases eliminados pelo motor.

O sensor realiza a medição dos gases, e esses dados são utilizados pelo módulo da injeção para obter o ponto estequiométrico. Ou seja, a mistura ideal entre a gasolina, etanol ou diesel e o oxigênio.

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A posição da sonda lambda no carro é estratégica: ela fica no coletor de escape do motor, alguns centímetros antes do catalisador, coletando os gases ainda quentes. Ela precisa de altas temperaturas para funcionar – entre 300 e 600 ºC – temperatura que transforma o dióxido de zircônio ou o óxido de titânio utilizado no sensor em condutor de íons de oxigênio. Alguns tipos são aquecidos eletricamente e não dependem do calor do motor para entrar em funcionamento.

Na ilustração acima, há uma segunda sonda após o catalisador, para informar ao sistema se o catalisador está funcionando corretamente ou não.

À procura da razão perfeita

Qualquer variação na quantidade de oxigênio é percebida na tensão gerada pelo sensor. No caso da gasolina, a razão perfeita da mistura ar-combustível é de 14,7 partes de ar para uma de gasolina (14,7:1).

Mas há um detalhe: esta razão muda de acordo com a temperatura, pressão, umidade, além das características do motor, como rotação e temperatura de funcionamento.

Quando a informação sobre a quantidade de oxigênio liberado pelo motor, obtida pela sonda, chega à Unidade de Comando Eletrônico (ECU), a queima é equilibrada.

Se nos motores a gasolina a sonda é importante para atender normas de emissões (foi para isso que começou a ser usada, nos Volvo 240 exportados para os EUA, a partir do fim dos anos 1970), nos bicombustíveis tem função ainda mais crucial. É dela a missão de corrigir a injeção para o novo combustível ou a mistura usada.

O etanol possui menor poder calorífico (a quantidade de calor emitida pela combustão completa de um combustível), o que faz sua razão perfeita ser de 9,0 partes de ar para uma de etanol. Ou seja: é necessário mais álcool para obter o mesmo poder calorífico da gasolina.

A sonda lambda percebe isso quando muito oxigênio passa por ela – em outras palavras, quando a mistura fica pobre. 

É importante saber que a sonda lambda não “sabe” qual é o combustível que está sendo queimado (quando o fabricante precisa desta informação, é necessário inserir um sensor específico na linha de combustível).

Esse componente apenas emite um sinal elétrico usado para corrigir a razão ar-combustível na queima. E é essa a razão pela qual carros flex podem funcionar com qualquer proporção de álcool e gasolina no tanque.

O tempo de resposta da sonda lambda a qualquer alteração de fatores é muito pequeno – da ordem de 0,13 a 0,30 segundo, dependendo das especificações do sensor – e o de processamento do sinal é ainda mais rápido. Quando há problemas (ou defeitos), os tempos de resposta da peça podem aumentar. Uma das razões, por exemplo, é o depósito de carvão no sensor.

Apesar de tantas responsabilidades, a sonda lambda costuma ser acusada de causar alguns defeitos que, na verdade, estão relacionados ao sistema de ignição, arrefecimento do motor ou em outros sensores e atuadores.

Fato é que as sondas são bastante resistentes e duráveis: as originais e sem aquecimento elétrico duram cerca de 80 mil km, enquanto as com aquecimento podem passar dos 160 mil km.

No passado, tudo era mais simples: carburadores e injeções mecânicas simplesmente não permitiam variação na quantidade de combustível injetada no motor. Isso explica a importância que era dada a um bom ajuste de carburador.