Régulation lambda
Les sondes lambda servent à mesurer la teneur en oxygène dans le gaz d'échappement. Le nombre lambda (λ) détecte la proportion air/carburant dans la chambre de combustion et la met en relation au rapport stoechiométrique. Si λ =1, les conditions de combustion sont idéales et il n'y a donc pas d'excès ni de reste d'oxygène. λ < 1 indique un manque d'air (mélange riche) tandis que λ > 1 indique un excès d'air (mélange pauvre). La régulation lambda classique assure un mélange air/carburant stoechiométrique pendant la combustion dans le moteur à allumage par étincelle. Le processus enrichit les gaz d'échappement de substances nuisibles dans une proportion assurant le fonctionnement optimal des catalyseurs trois voies. Les moteurs diesel ou à allumage par étincelle à injection directe fonctionnent avec un mélange pauvre dans une plage étendue de charge, la teneur en oxyde azotique ( NOx) dans le gaz d'échappement augmentant avec la température de combustion croissante. Le recyclage des gaz d'échappement permet de réduire la température de combustion et donc la portion NOx des gaz d'échappement émis. La teneur résiduelle en NOx dans le gaz d'échappement peut être liée dans le catalyseur accumulateur et réduite en azote pendant les phases de combustion riche. La valeur lambda est la valeur de consigne soit pour le recyclage des gaz d'échappement soit pour l'épuration catalytique des gaz d'échappement. Sur les moteurs diesel, la valeur lambda permet de régler la limitation de fumées à pleine charge.
Sondes lambda
Le principe de fonctionnement des sondes lambda est basé sur la conduction d'ions d'oxygène d'oxyde de zirconium à des températures élevées. Des sondes à seuil permettent de mesurer la tension galvanique d'une cellule de mesure (cellule Nernst) et, dans une plage étroite au point stoechiométrique, réagissent sensiblement aux variations de la concentration d'oxygène. Dans la régulation lambda classique, les sondes à seuil sont placées comme sonde guide en amont ou comme sonde de contrôle en aval d'un catalyseur. La sonde de contrôle sert à optimiser la régulation et à surveiller le fonctionnement du catalyseur dans le cadre du diagnostic embarqué.
Dans le cas des sondes lambda à large bande, la concentration d'oxygène dans le gaz de mesure de la cellule Nernst est réglée à λ=1, en pompant (en injectant ou évacuant) des ions d'oxygène du gaz d'échappement dans le gaz de mesure. La taille et la direction du courant de pompage permettent de définir précisément les valeurs lambda même en cas de combustion non stoechiométrique. Les sondes à large bande assurent, comme sondes principales, la régulation lambda dans la plage riche et pauvre et augmentent, grâce à leurs caractéristiques de mesure stables, la dynamique de la régulation lambda classique.
Les sondes à large bande LSU de Bosch fonctionnent fiablement au-dessus d'une température de 600 °C. Elles sont conçues pour un fonctionnement permanent à des températures de gaz d'échappement jusqu'à 930 °C et pendant une courte durée à des températures jusqu'à 1030 °C. Les sondes sont chauffées pour le fonctionnement et sont capables de fonctionner déjà pendant l'échauffement du moteur quand les gaz d'échappement sont froids. Le chauffage permet de minimiser l'influence de la température des gaz d'échappement au signal de la sonde.
Lambda Mètre
Pour le développement des véhicules et moteurs, des sondes à large bande sont utilisées ensemble avec des appareils de mesure lambda précis à des buts de mesure et d'essai. Les régulations lambda des commandes moteur sont calibrées sur la base des mesures lambda ainsi obtenues. ETAS offre des lambda mètres depuis plus de 10 ans. Les instruments sont utilisés pour des mesures de référence sur le banc d'essai et dans le véhicule.