Sonde lambda de zircone

Vous aurez besoin d'un PicoScope pour réaliser ce test.

Comment raccorder l'oscilloscope

Branchez un câble d’essai BNC dans le canal A sur le PicoScope, placez une grande pince crocodile noire sur le câble d’essai avec la moulure noire (négatif) et une sonde à aiguille sur le câble d'essai avec la moulure rouge (positif).
Placez la pince crocodile noire sur la borne négative de la batterie et testez le raccordement de la sortie des sondes lambda avec la sonde à aiguille ou la sonde de multimètre comme l’illustre la Figure 1. Quel que soit le nombre de câbles raccordant la sonde lambda à l’ECM du véhicule, la sortie de la sonde sera toujours sur le câble noir. Ce raccordement est illustré dans la figure 1 sur un capteur unifilaire.

Exemple de forme d’onde de la sonde lambda de zircone

Remarques sur la forme d'onde de la sonde à oxygène (zircone)

La sonde lambda est également appelée « sonde à oxygène » (O2) ou « sonde d'oxygène chauffante » et joue un rôle très important dans le contrôle des émissions de gaz d'échappement sur un véhicule équipé d’un catalyseur.
La sonde lambda est installée sur le tuyau d'échappement avant le convertisseur catalytique.

La sonde comporte des raccordements électriques variés et jusqu’à quatre câbles ; elle réagit à la teneur en oxygène dans le système d'échappement et produit une petite tension selon le mélange air/carburant observé alors. Dans la plupart des cas, la plage de tension observée varie de 0,2 à 0,8 volt : 0,2 volt indique un mélange faible et une tension de 0,8 V indique un mélange plus riche.
On dit qu’un véhicule équipé d'une sonde lambda comporte une « boucle fermée », ce qui signifie que, une fois que le carburant a été brûlé lors du processus de combustion, la sonde analyse les émissions et ré-ajuste l’alimentation en carburant du moteur en conséquence.

Les sondes lambda peuvent comporter un élément chauffant afin d'aider la sonde à atteindre sa température de fonctionnement optimale. Les sondes de zircone, lorsqu'elles fonctionnent correctement, commutent environ une fois par seconde (1 Hz) et ne commencent à commuter que quand la température de fonctionnement est normale. Cette commutation est visible sur l'oscilloscope, et la forme d'onde doit ressembler à celle de l’exemple de forme d'onde. Si la fréquence de commutation est plus lente que prévu, retirez la sonde et nettoyez-la avec un vaporisateur de solvant, ce qui peut améliorer le temps de réponse.

Informations techniques

La sonde lambda est également appelée « sonde à oxygène » (O2) ou « sonde d'oxygène chauffante » et joue un rôle très important dans le contrôle des émissions de gaz d'échappement sur un véhicule équipé d’un catalyseur. La sonde lambda est installée dans le tuyau d'échappement avant le convertisseur catalytique ; les voitures qui utilisent le nouveau EOBD2 sont également équipées d’une sonde lambda après le catalyseur.

La sonde comporte des raccordements électriques variés et jusqu’à quatre câbles ; elle réagit à la teneur en oxygène dans le système d'échappement et produit une petite tension selon le mélange air/carburant observé alors. Dans la plupart des cas, la plage de tension observée varie de 0,2 à 0,8 volt : 0,2 volt indique un mélange faible et une tension de 0,8 V indique un mélange plus riche.
On dit qu’un véhicule équipé d'une sonde lambda comporte une « boucle fermée », ce qui signifie que, une fois que le carburant a été brûlé lors du processus de combustion, la sonde analyse les émissions qui en découlent et ré-ajuste le ravitaillement du moteur en conséquence.
Les sondes lambda peuvent comporter un élément chauffant qui chauffe la sonde à sa température de fonctionnement optimale de 600°C, ce qui permet de positionner la sonde plus à l’écart de la source de chaleur au niveau du collecteur à un point « plus propre ». La sonde ne fonctionne pas à moins de 300°C.

Pour l’essentiel, la sonde lambda est formée de deux électrodes de platine poreux. La surface externe de l'électrode est exposée aux gaz d'échappement et revêtue de céramique poreuse, avec la surface interne revêtue exposée à l’air frais.

La sonde la plus couramment utilisée utilise un élément de zircone, qui produit une tension lorsqu'on observe une différence de teneur en oxygène entre les deux électrodes. Ce signal est alors envoyé au module de commande électronique (ECM) et le mélange est ajusté en conséquence.
Le dioxyde de titane est également utilisé dans la fabrication d'un autre type de sonde lambda qui offre un temps de commutation plus rapide que la sonde de zircone plus commune.

La sonde à oxygène de dioxyde de titane diffère de la sonde de zircone, dans le fait qu'elle est incapable de produire sa propre tension de sortie et qu’elle dépend donc d'une alimentation de 5 volts provenant de l’ECM du véhicule. La tension de référence est modifiée selon le rapport air-carburant des moteurs, avec un mélange faible qui renvoie une tension aussi faible que 0,4 volt à un mélange riche produisant une tension d’environ 4,0 volts.

Un ECM ne contrôle que l’alimentation en carburant en « boucle fermée » lorsque les conditions appropriées le permettent, c’est-à-dire généralement : ralenti, charge légère et vitesse de croisière. Quand le véhicule accélère, l'ECM permet une suralimentation en carburant et ignore les signaux lambda. C'est également le cas pour le réchauffement initial.
Les sondes de dioxyde de titane et de zircone, lorsqu'elles fonctionnent correctement, commutent environ une fois par seconde (1 Hz) et ne commencent à commuter que quand la température de fonctionnement est normale. Cette commutation est visible sur un oscilloscope ou à l’aide d’une tension de plage faible sur un multimètre. Lorsqu’on utilise un oscilloscope, la forme d'onde résultante devrait se présenter comme sur l'illustration ci-dessous. Si la fréquence de commutation est plus lente que prévu, le retrait de la sonde et son nettoyage avec un vaporisateur de solvant devraient améliorer le temps de réponse.

Une sortie de tension élevée constante de la zircone indique que le moteur tourne constamment avec un mélange riche et qu’il est hors de la plage de réglage de l'ECM, tandis qu’une tension basse indique un mélange faible.

La Figure 2 présente un exemple de sonde lambda de zircone à deux câbles.

Raccordements électriques (type zircone uniquement)

Câble simple : ce câble est la sortie de tension auto-générée depuis la sonde et il est généralement noir.
Deux câbles : câble de sortie et retour par la terre de sortie.
Trois câbles : câble de sortie simple et deux câbles pour l’élément chauffant (alimentation et terre). L'élément chauffant interne augmente la température pour assurer un contrôle plus rapide lors d’un démarrage à froid.
Quatre câbles : cet appareil est équipé de câbles de signal et de retour par la terre de signal. Les deux câbles supplémentaires sont pour l'élément chauffant.

Des câblages types pour les deux types de sondes sont présentés dans la Figure 3.

Déni de responsabilité
Cette rubrique d’aide est sous réserve de modifications sans préavis. Les informations contenues dans la présente sont soigneusement contrôlées et sont considérées être correctes. Ces informations présentent un exemple de nos études et conclusions, et elle ne constituent pas une procédure définitive. Pico Technology n’endosse aucune responsabilité en cas d’inexactitudes. Chaque véhicule peut être différent et nécessiter des réglages uniques en matière d’essais.