INJECTION MOTO
Sonde lambda
La sonde lambda est montée généralement sur la sortie d’échappement, avant le catalyseur, elle sert à optimiser le fonctionnement du catalyseur en communiquant à l’ECU (calculateur) la teneur résiduelle en oxygène des gaz d'échappement, afin de réduire leur niveau de pollution par modulation du mélange air-essence, qui doit atteindre un rapport de 14,7 :1 (Lambda (λ) =1)
Les paramètre permettant un bon fonctionnement du pot catalytique ne sont pas ceux correspondant à la puissance maximum du moteur. Le mélange injecté dans le moteur est volontairement rendu pauvre, afin de réduire le niveau de pollution déterminé par les normes imposées aux constructeurs.
Différents types de sonde lambda
Il existe trois types de sondes lambda, les plus anciennes et les plus courantes sont les sondes lambda au zirconium. Ce type existe en différentes configurations (un, deux, trois ou quatre fils), selon que le capteur est préchauffé ou non. Le deuxième type est la sonde lambda au titane, également disponible en quatre types différents (ces sondes sont dotées d’un fil jaune et d’un fil rouge). Enfin, le troisième type est la sonde lambda à large bande, aussi appelée « sonde 5 fils », qui est la plus récente et la plus précise. La sonde lambda large bande est plus courante dans les motos récentes, équipées de deux sondes lambda par catalyseur.
Fonctionnement d’une sonde lambda zirconium
La sonde est active dans une zone correspondant à 25/30% du régime moteur. Les sondes lambda les plus répandues sont les sondes au zirconium, elles sont identifiables à la couleur de leurs fils de raccordement, qui envoient un signal impulsionnel avec une tension moyenne variable comprise généralement entre 0,1/0,2V (information mélange trop pauvre) et 0,8/0,9V (information mélange trop riche).
Les sondes lambda doivent atteindre 600°C pour être pleinement opérationnelles. Elles incorporent généralement, mais pas toujours, une résistance de préchauffage, qui permet de réduire leur temps de chauffe. Tant que la sonde n’atteint pas sa température de fonctionnement, L’ECU ne la prend pas en compte (fonctionnement à boucle ouverte).
Cette sonde est utilisée pour réguler le mélange air-essence de l’admission. l’ECU réagit aux informations fournies par la sonde pour déterminer la quantité de carburant nécessaire. La richesse du mélange fluctue constamment entre riche et pauvre et doit être optimisé afin que le catalyseur fonctionne au maximum de son efficacité.
Si l’ECU ne reçoit aucune information de la sonde, par exemple lorsque le moteur est froid, ou que la sonde est endommagée, le moteur fonctionnera avec un mélange riche par défaut, ce qui augmentera la consommation de carburant et détériorera le pot catalytique.
Contrôle de la sonde lambda
Si vous remarquez l'un des symptômes suivants, vérifier la sonde :
- Réponse à l’accélération irrégulière depuis le ralenti ;
- Bruits brutaux provenant du moteur ;
- Consommation de carburant élevée
- Performances diminuées ;
- Échec au contrôle antipollution ;
- Émission de fumée noire ou blanche en sortie d’échappement ;
Les sondes lambda tombent en panne pour plusieurs raisons :
- Utilisation de silicone sur les raccords d'échappement en amont de la sonde ;
- Carburant contaminé ou additifs contenant du plomb ;
- Moteur qui commence à brûler de l'huile qui forme des dépôts de suie sur le capteur ;
- Sonde en fin de vie.
Contrôle d’une sonde lambda avec un multimètre numérique :
Pour tester une sonde lambda, le moteur doit être très chaud et tourner entre 1.500 et 2.000 tr/min.
Sonde zirconium 4 fils
Si vous ne disposez pas d’un testeur de sonde lambda, mesurez la résistance du réchauffeur (sonde déconnectée de l’ECU) avec un ohmmètre. Le réchauffeur est alimenté par deux fils blancs ou deux fils noirs. La résistance est de l’ordre de 6 à 20 Ohms et ne doit jamais être infinie (résistance coupée) ou proche de zéro (résistance en court-circuit). Utilisez toujours un multimètre numérique pour le contrôle.
Pour tester le signal de manière fiable, la sonde doit être démontée de la moto. Un multimètre numérique est raccordé en mettant une pointe de touche sur le fils bleu (ou noir si le réchauffeur est alimenté par 2 fils blanc) et l’autre sur le fils blanc (ou gris si le réchauffeur est alimenté par 2 fils blanc) de la sonde. Chauffez le capteur à l’extrémité de la sonde sur un bruleur à gaz, sans vous brûler les doigts, et attendez que le capteur monte en température, puis mesurez sa tension. Cette tension varie de 0,1/0,2V à 0,8/0,9V. L’inertie de l’affichage du multimètre fait qu’il affiche de temps en temps des valeurs parasites de l’ordre de 0V ou de 1V, n’en tenez pas compte. Quand vous retirez la sonde de la flamme du gaz, sa tension chute rapidement.
Sonde au titane (elle est toujours dotée d’un fil jaune et d’un fil rouge)
La tension mesurée au niveau du fil de signal est de l’ordre de 5V. Une valeur de tension élevée correspond à un mélange pauvre, tandis qu'une tension basse correspond à un mélange riche. Pour certains calculateurs, c'est l'inverse, en fonction de leurs connexions internes.
Diagnostic d’une sonde lambda large bande (5 à 6 fils) :
Pour le diagnostic des sondes lambda large bande, l'utilisation d'un analyseur-contrôleur ou d'un oscilloscope est nécessaire.
Contrôle de l'état du tube protecteur d’une sonde
En plus du contrôle électrique, l'état du tube protecteur de l'élément de sonde peut donner des renseignements sur son état :
Tube protecteur est fortement encrassé
- Le moteur fonctionne avec un mélange trop riche
La sonde doit être remplacée et la cause du mélange trop riche éliminé pour éviter un nouvel encrassement de la sonde.
Dépôts brillants sur le tube protecteur
- Utilisation de carburant contenant du plomb
Le plomb détruit l'élément de la sonde. La sonde doit être remplacée et le catalyseur doit être vérifié. Remplacer le carburant contenant du plomb par du carburant sans plomb.
Dépôts clairs (blancs ou gris) sur le tube protecteur
- Le moteur brûle de l'huile ou des additifs supplémentaires dans le carburant
La sonde doit être remplacée et la cause pour la combustion d'huile doit être éliminée.
Montage incorrect
Un montage incorrect peut endommager la sonde lambda de façon à ce qu'un parfait fonctionnement ne puisse plus être assuré. Lors du montage, l'outil spécial prescrit doit impérativement être utilisé et le couple de serrage doit être respecté.
Dépose et repose d’une sonde lambda
Utiliser une douille spéciale pour dévisser la sonde lambda, ou enfilez le connecteur de la sonde lambda et son câble à travers une clé à œil, jusqu’à rejoindre l’écrou de la sonde, puis desserrez la sonde. Enduisez le filetage de la nouvelle sonde de graisse graphitée pour faciliter son montage et la dépose ultérieure de la sonde. La sonde est vissée à la main, puis serrée avec précaution. Trop serrer la sonde peut la détériorer.
Remplacement de sonde lambda
Les sondes zirconium fonctionnent de la même façon et sont électriquement compatibles. Par exemple, sur une Suzuki 125 GSX (sonde à 2 fils) vous pouvez monter une sonde de scooter Yamaha Cygnus 125 X (à 4 fils) à 8,61€ sur AliExpress ! (Vous ne raccorderez pas les deux fils noirs du chauffage sonde).
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Sonde lambda et performances
Les corrections apportées dans le mélange air-essence, à des fins d’antipollution, au moyen de la sonde lambda, conduisent à un appauvrissement forcé du mélange air-essence, au détriment des performances. Dans le cadre d’une utilisation sportive, sur circuit privé, des modifications peuvent être apportées afin de leurrer l’ECU, qui ne prendra plus en compte les informations de la sonde lambda.
On procède en substituant les signaux fournis par la sonde par ceux d’un éliminateur de sonde lambda. Il permet d'optimiser la délivrabilité de la puissance et de lisser la courbe de puissance, mais aussi de diminuer le temps de réponse à l'accélération. Il se branche directement sur le faisceau de câblage d'origine et simule une condition de capteur froid, ce qui fait que l'ECU reste en fonctionnement "en boucle ouverte" (plus de consigne O2 prise en compte par l’ECU).
Éliminateur de sonde lambda commercialisé
(système piloté par ECU (calculateur)
Coupe d'une sonde Lambda chauffée
La sonde Lambda, associée à un catalyseur "trifonctionnel", permet la décomposition optimale des trois polluants CO, HC et NOx grâce à la surveillance permanente de la composition des gaz d'échappement.
La sonde Lambda mesure la teneur en oxygène des gaz d'échappement.
La tension de sortie, générée par la sonde, est utilisée pour la régulation du mélange air/carburant.
Les différences par rapport à la valeur de référence (stoechiométrique, lambda = 1) sont transmises, sous forme de variations de tension à l'ECU (calculateur), qui corrige le mélange.
En liaison avec des catalyseurs spéciaux, la régulation Lambda assure une diminution de l'émission des polluants, permettant ainsi de satisfaire à la réglementation antipollution.
(source Bosch)
Substances non nocives : Azote N2, oxygène O2, dioxyde de carbone CO2, vapeur d'eau H2O.
Substances nocives :
Monxyde de carbone CO, hydrocarbures HC, oxydes d'azote NOx, composés au plomb Pb, dioxyde de soufre SO2, particules solides (suies, etc.).
La relation entre les cinq composants les plus importants des gaz d'échappement (CO2, HC, CO, NOx et O2) est largement dictée par l'état du moteur et la qualité de la combustion, qui elle même dépend de la préparation du mélange, de l'allumage, de la condition mécanique du moteur ainsi que de sa condition de travail instantanée (émissions brutes, c'est-à-dire pour le domaine situé avant le catalyseur).
La proportion du mélange air/essence a une grande influence sur la formation des trois composants nocifs principaux, le monoxyde de carbone CO, les hydrocarbures non brûlés HC et les oxydes d'azote NOx.
Pour la combustion complète d'un kilo de carburant, il faut en moyenne 14.7 kilos d'air.
Dans ce mélange que l'on appelle stoechiométrique, la "proportion d'air" (lambda) est égale à 1.
La notion (allemande) de "proportion d'air" lambda correspond à la notion (française) de l'inverse de la richesse r, c'est-à-dire 1/richesse, ou, autrement dit, un lambda < 1 représente un mélange riche, alors qu'une richesse > 1 représente un mélange pauvre.
La valeur de lambda permet de voir immédiatement si un mélange est riche ou pauvre, lambda égal 0.8, par exemple, correspondant à un rapport poids air/carburant de (0.8 * 14.7) / 1 = 11.76 / 1, mélange extrêmement riche.
La figure suivante montre l'étroitesse de la zone utilisable et la difficulté du problème des gaz d'échappement et illustre l'influence de la composition du mélange sur les gaz d'échappement (CO, C02, HC et NOx), la consommation d'essence et le couple lors d'une charge partielle (régime moyen et remplissage du cylindre constants).
Il est possible d'arriver à avoir de bonnes valeurs de gaz d'échappement uniquement dans une plage étroite de part et d'autre de lambda égal à 1.
C'est le réglage de la préparation du mélange qui a l'influence prépondérante sur la formation du monoxyde de carbone (CO2).
On arrive à des valeurs minimales de monoxyde de carbone pour des valeurs de lambda supérieures à 1.1 où la quantité de CO est presque indépendante du rapport air/carburant.
La préparation du mélange donne au moteur un excès d'air pour les besoins de la combustion.
Avec un mélange pauvre, il est impératif d'avoir un allumage en bon état pour obtenir un fonctionnement impeccable du moteur ; un mélange très pauvre - ou très riche - peut nécessiter jusqu'à quinze fois l'énergie d'allumage d'un mélange lambda égal 1.
La limite de marche des moteurs de construction conventionnelle se situe autour de lambda = 1.25, au-delà, le mélange n'est plus inflammable sans mesures spéciales.
Dans le domaine riche, c'est-à-dire pour lambda inférieur à 1.0, la teneur en CO est presque linéairement dépendante du rapport air/carburant.
En raison d'une législation renforcée, on essaye, pour les utilisations les plus courantes du moteur, de rester dans le domaine de lambda proche de 1 qui est le domaine de travail d'émission minimale de substances nocives.
L'adaptation exacte de la préparation du mélange ainsi que de l'allumage aux différents moteurs a fait diminuer fortement la production de monoxyde de carbone dans les moteurs modernes.
Des valeurs de 0.5 à 1.5 % de volume sont de règle aujourd'hui.
Une proportion de CO trop élevée est donc toujours signe d'une préparation de mélange trop riche, par exemple à cause d'un mauvais réglage des carburateurs ou d'un mauvais fonctionnement du système d'injection.
Un mauvais niveau du flotteur, une pression d'essence trop élevée, un filtre à air encrassé, un reniflard de carter principal défectueux ou un système de starter fonctionnant mal peuvent en être la raison.
Hydrocarbures non brûlés
Même pour les hydrocarbures non brûlés, on peut atteindre un minimum aux environs de lambda = 1.1 à 1.2.
La proportion d'hydrocarbures, tout comme celle de monoxyde de carbone, augmente lors d'une combustion incomplète due à un mélange trop riche.
Néanmoins, l'émission de HC augmente à nouveau dans le domaine pauvre.
Des températures trop basses dans la tubulure d'admission et dans la chambre de combustion, une distribution non homogène du mélange, le mélange qui s'éteint trop tôt sur des parois de cylindres trop froides, une combustion tardive apparaissant lors de mélanges très pauvres et allant jusqu'au raté d'allumage, provoquent une augmentation importante de la teneur en HC.
L'émission d'hydrocarbures est aussi modifiée par la charge du moteur.
Le niveau de température dans la chambre de combustion croît par l'augmentation de la charge.
Dès lors, la limite de la zone où la flamme s'éteint sur la paroi du cylindre diminue à charge montante.
Par ailleurs, les plus hautes températures provoquent une post réaction dans les phases d'expansion et d'échappement.
Ces effets entraînent une réduction de l'émission d'hydrocarbures non brûlés durant une charge montante.
L'émission de CO suit un processus semblable.
Le réglage et le fonctionnement du système d'allumage ainsi que l'état mécanique du moteur influencent considérablement la quantité absolue de l'émission HC.
Un mauvais réglage de l'allumage, des bougies encrassées, des câbles de bougies défectueux, des trous d'allumage, un manque d'étanchéité à l'admission ou aux cylindres, des soupapes d'injection défectueuses, sont autant de raisons pour un surplus d'hydrocarbures non brûlés dans les gaz d'échappement.
Pour ces raisons, la teneur en HC dans les gaz d'échappement, ainsi que celle du CO, sont des grandeurs mesurables fondamentales pour un diagnostic étendu du moteur.
Oxydes d'azote
La dépendance de l'émission d'oxydes d'azote (NOx) à lambda est exactement à l'inverse des hydrocarbures.
Il en existe un maximum dans la zone où lambda est environ égale à 1.1.
Bien que par l'appauvrissement du mélange les hydrocarbures soient le plus complètement brûlés, l'oxygène ainsi libéré réagit surtout avec l'oxyde d'azote lors d'une augmentation de pression et de température dans la chambre de combustion.
C'est ainsi qu'une mesure des oxydes d'azote au ralenti ne donne que très peu d'informations significatives.
C'est pourquoi l'utilisation d'un banc de mesures de performances est nécessaire pour mesurer vraiment les oxydes d'azote.
La raison pour laquelle le taux d'oxydes d'azote diminue à nouveau lors d'un appauvrissement plus poussé du mélange est qu'avec une dilution grandissante, la température dans la chambre de combustion baisse à nouveau et recule ainsi la condition pour la formation d'oxydes d'azote.
Une augmentation de l'avance à l'allumage et, en corollaire, une température plus élevée de la chambre de combustion, entraîne une augmentation des oxydes d'azote et ce pour tout le domaine du rapport air/carburant.
L'émission d'oxyde d'azote sur des voitures sans dispositif de réduction des substances nocives ne peut être diminuée par l'atelier, si ce n'est par le réglage du point d'allumage.
Ainsi, c'est seulement depuis que le contrôle des véhicules pauvres en substances nocives est effectué, que la mesure d'oxydes d'azote a son importance pour l'atelier de mécanique.
Dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone (CO2) n'est pas une substance nocive proprement dite ; faisant partie d'un produit final de la combustion, il doit avoir son maximum au point stoechiométrique lambda = 1.
On peut dès lors, prendre la teneur en COx comme critère pour une combustion plus ou moins complète.
La valeur maximale possible à lambda 1 et à une combustion complète idéale se trouverait environ à 12 % de volume.
Plus la valeur de COx dans les gaz d'échappement approche cette valeur, plus la combustion est complète et plus la part des éléments CO ou HC non brûlés est faible.
D'autre part, à faibles niveaux de substances nocives, une trop basse teneur en COx indique une dilution des gaz d'échappement intolérable, causée par exemple par des fuites ou des trous dans le système d'échappement.
Oxygène
L'oxygène libre (Ox) dans les gaz d'échappement apparaît lors d'un excès d'air dans le mélange. Dès que l'on dépasse lambda = 1, il apparaît une nette augmentation de la teneur en Ox.
De même que le maximum de dioxyde de carbone, la teneur en oxygène est une indication sans équivoque du passage de la zone riche à la zone pauvre, mais aussi de manques d'étanchéité dans les systèmes d'admission et d'échappement ainsi que d'interruptions de combustion.
(source AutoVolt, 1.1992)
Une déstabilisation de cette fréquence traduit une anomalie de la sonde. Le mot fréquence introduit la notion de temps. Il faut un certain temps à la sonde pour transmettre un signal correct approprié dans le sens enrichissement (montée en tension) ou un signal dans le sens appauvrissement (baisse de tension). L'ensemble de ces données constitue la courbe de réponse de la sonde. Cette courbe dépend du type de la sonde, de son vieillissement, de son état ainsi que de la température des gaz d'échappement.
Pour donner une idée de la finesse du signal à transmettre, il faut savoir qu'entre les deux seuils de tension de sonde mini et maxi, la plage totale et réellement exploitée est de 0,7 volts. Sachant que la valeur de référence se situe environ au milieu (soit 0,45 V), on peut donc apprécier la faible marge de part et d'autre de cette valeur, soit 3,5 dixièmes de volts.
Toutefois, la régulation n'est pas active dans certains cas, soit :
- pendant le démarrage,
- tant que le moteur est en phase de réchauffage,
- en phase d'accélération ou à pleine charge du moteur,
- en décélération moteur.
- lorsque la sonde Lambda n'est pas à sa température normale de service.
La sonde pour mélanges pauvres
C'est une variante de sonde destinée aux moteurs à mélanges pauvres, c'est à dire fonctionnant avec un excès d'air comme le moteur Diesel ou le moteur à gaz. Le coefficient d'air Lambda de ces types de moteurs est compris entre 1 et 1,5 et même jusqu'à 2. Pour ces applications la sonde Lambda est adaptée de manière à rendre possible une régulation du mélange entre 150 et 800 °G. Elle peut également supporter un carburant à fable teneur en plomb (maxi 0,4 g/litre) mais moyennant une réduction de sa durée de vie.
Chauffée ou non chauffée
Pour compléter la sonde, on peut ajouter un élément chauffant central en céramique PTC de manière à assurer une mise à température de fonctionnement plus rapide (20 à 30 secondes). Sur une sonde non chauffée, ce temps est quasiment le triple car on compte uniquement sur la température des gaz d'échappement pour porter la sonde à la température correcte. Dans ce cas, la position de la sonde sur la ligne d'échappement est encore plus délicate à déterminer. De plus, la régulation Lambda n'intervient pas tant que le moteur n'a pas atteint sa température de fonctionnement. Et comme pour le catalyseur, la céramique poreuse de la sonde a d'avantage tendance à s'encrasser à froid. Cet encrassement est compensé en partie par une régénération à chaud et à condition d'effectuer un parcours routier ou autoroutier significatif. Pour établir un parallèle, ce phénomène est à rapprocher du fonctionnement des bougies d'allumage. La différence entre une sonde chauffée et une non chauffée se situe bien entendu dans la rapidité de mise en activité mais aussi dans la durée de vie. Ainsi les fabricants estiment la durée de vie à 80.000 km pour une sonde non chauffée et à 160.000 km pour une sonde chauffée. Par ailleurs, la conception actuelle des moteurs donnant en final de faibles débits de gaz au ralenti avec des températures basses, l'utilisation de sondes chauffées est préférable.
Pour revenir sur le terme de régénération ou décrassage de la sonde Lambda, il faut savoir que ce phénomène ne peut se produire, et lentement, que lorsque la température environnant la sonde dépasse 600°C. Plus cette température est élevée plus la sonde se régénère rapidement (à titre indicatif 5 heures à 700°C et 10 minutes à 800°C). Une différence de 100 °C, ce qui est peu dans le contexte d'un échappement de moteur, peut s'avérer très importante pour la durée de vie de la sonde Lambda.
En pratique le chauffage de la sonde est assuré en permanence dès que le moteur tourne ; ce qui suppose une autorégulation réalisée par la structure de l'élément de céramique PTC. La puissance utilisée couramment est d'environ 12 watts (consommation de 0,7 à 1 A). Mais pour des raisons de meilleure tenue dans le temps et notamment de rapidité de régénération, les constructeurs s'orientent vers l'utilisation de sondes avec chauffage de 18 watts (consommation de 1 à 1,6 A). La fonction chauffage de la sonde est souvent alimentée par un relais, activé lorsque le moteur tourne.
Une sonde Lambda peut perdre son aptitude à produire un signal significatif. Les causes peuvent être diverses : vieillissement normal ou prématuré, interventions sur le véhicule, pannes accidentelles.
La pollution :
Les pores de la céramique de la sonde sont obstrués par des dépôts. La sonde manque de sensibilité ou donne un signal avec une courbe de réponse trop lente.
L'origine peut être due à une contamination par : - Le plomb, d'où l'utilité de disposer d'orifices de remplissage de réservoir différents pour réduira les risques. Il faut savoir que deux ou trois pleins faits avec de l'essence plombée suffisent à détruire la sonde et aussi le catalyseur. Ce sont les composés gazeux du plomb transformés en sulfate de plomb solide qui bouchent les pores de la céramique. Ceci, allié à une température dépassant temporairement 800 °C suffit à créer une vitrification de la surface de la sonde.
- Le silicium. Il peut être introduit dans le moteur soit par aspiration de très fins grains de sable par l'admission d'air en atmosphère très poussiéreuse, soit par l'utilisation de joints à composants de silicone dans les circuits d'alimentation en carburant. La première cause peut être réduite en accordant une attention particulière à la filtration d'air, au niveau de l'utilisateur (remplacement du filtre en respectant la périodicité préconisée par le constructeur). La seconde cause concerne le constructeur et les équipementiers. Comme pour le plomb, c'est l'oxydation des composés du silicium qui vitrifie la céramique de la sonde. Le résultat est un manque de sensibilité qui conduit à un mélange trop pauvre se traduisant par des à-coups dans la conduite. Toutefois des sondes Lambda ayant subi un traitement renforcé, par couche de protection supplémentaire pour résister au silicium, sont proposées par les équipementiers. De plus une sonde à chauffage 18 watts résiste mieux à l'empoisonnement au silicium.
- Les autres dépôts. Les dépôts de carbone résultant d'un fonctionnement avec un mélange enrichi après un départ à froid ne présentent pas trop d'inconvénients. En principe, la régulation Lambda est inactive pendant cette phase et ces dépôts sont brûlés entre 200 et 600 °C. Toutefois il existe des dépôts d'une autre nature comme ceux qui sont dus à une consommation d'huile excessive pouvant vitrifier la surface de la céramique de la sonde. On estime la quantité d'huile maxi admissible à 0,4 litre pour 1 000 kilomètres (0,7 I / 1 000 km avec une sonde traitée renforcée). Au delà de cette quantité, les durées de vie de la sonde Lambda et du catalyseur sont fortement écourtées.
Au cours de sa vie, les caractéristiques de la sonde vont lentement dériver. Au bout d'environ 30.000 km, la courbe de réponse évolue, les temps de passage du mélange riche (correspondant à un signal de 600 mV) vers le mélange pauvre (signal de 300 mV) et inversement, s'allongent. En pratique la régulation se décale vers un appauvrissement du mélange. Cette dispersion des caractéristiques peut être d'autant plus importante que les conditions d'utilisation du moteur sont mauvaises (petit parcours sans atteindre la température de fonctionnement, remontées d'huile, introduction d'essence plombée).
Les principales anomalies qui peuvent affecter les sondes Lambda sont variées :
- Mauvaise sensibilité de la sonde avec présence probable de dépôts d'huile, se manifestant par une forte augmentation des HC.
- Sonde à courbe de réponse lente due à une pollution par vitrification par des silicone ou de l'huile provoquant un allongement du temps de passage du signal riche vers le signal pauvre, provoquant une forte augmentation du CO et des HC.
- Signal inexistant à froid (300°C) et présent à chaud (600°C) ayant pour cause une rupture de la céramique ou une pollution par essence plombée.
- Signal inexistant permanent dû à une céramique cassée, un défaut d'étanchéité interne ou un défaut d'isolement interne entre les connexions du chauffage et du signal (moins de 1 MΩ au lieu de plus de 30 MΩ sur une sonde neuve).
- D'autres causes externes peuvent également causer une anomalie de fonctionnement de la sonde. Il peut s'agir : - d'un défaut de connexion (erreur de branchements, connexions oxydées).
- d'une aération de l'électrode externe de la sonde bouchée (saletés, traitement avec un produit anti-gravillonnage sans protection de la sonde).
Beaucoup des anomalies évoquées plus haut ne sont pas faciles à mettre en évidence si on ne dispose pas d'un matériel de contrôle adapté. On estime qu'environ la moitié des sondes suspectées d'anomalies ne sont pas défectueuses. Ceci montre l'importance de la fiabilité du diagnostic avant de remplacer une sonde.
Bien entendu, un metteur au point avisé peut détecter un défaut de régulation du mélange par l'utilisation d'un analyseur multigaz (CO-CO2-HC-O2). Seulement après avoir détecté cette anomalie, il est nécessaire d'approfondir le diagnostic pour savoir s'il s'agit d'un défaut de la sonde ou de l'ECU, ou simplement de la liaison entre ces deux éléments.
En statique, on peut vérifier la résistance d'isolement entre la sonde et l'élément de chauffe à l'aide d'un multimètre de précision (à affichage digital avec une résistance interne élevée).
Il est nécessaire d'opérer un contrôle en dynamique. Pour cela, la panoplie va du multimètre au boîtier de test. Un multimètre peut certes mesurer les variations de tension du signal mais ceci est insuffisant. Une sonde Lambda peut produire un signal de tension correcte mais avec des temps de passage trop lents entre riche et pauvre.
Pour ces raisons, on doit rechercher un matériel de contrôle qui ne soit pas seulement un voltmètre (digital ou à diodes LED) mais qui tienne compte également de la fréquence du cycle de fonctionnement de la sonde. Même pour les professionnels, ce type de contrôle n'est pas toujours évident à réaliser. Cependant, il faut savoir qu'un défaut de régulation Lambda est en principe mémorisé dans l'ECU (mais pas toujours). Sa lecture s'effectue facilement à l'aide d'une console de diagnostique. Toutefois ce code ne donne qu'un renseignement indicatif. Pour approfondir le diagnostic, il existe sur le marché des appareils capables de contrôler la tension du signal de la sonde en fonction de la fréquence (Contrôleur digital avec oscilloscope intégré). Certains de ces appareils comportent en plus un circuit de simulation qui offre l'avantage de démontrer si l'anomalie provient de la sonde, du calculateur ou de la liaison entre les deux.
Pour finir, nous donnons quelques indications sur la dépose des sondes et leur l'examen visuel. Il est préférable de déposer la sonde à chaud pour minimiser le risque de grippage du filetage. Au remontage, il est recommandé de mettre une graisse graphitée sur les filets et uniquement sur ceux-ci. Veiller à bien placer le capuchon de protection sur la sonde. Vérifier soigneusement le branchement car, sur certains véhicules, il y a possibilité (malgré un code couleur) de croiser les connexions de chauffage et du signal de la sonde.
En ce qui concerne un contrôle visuel, celui-ci peut donner quelques indications sur la vie de la sonde, comme pour les bougies d'allumage :
- L'utilisation d'essence plombée est révélée par un dépôt de couleur brune.
- Le silicium se traduit par une couche poudreuse blanche peu ou beaucoup étendue en fonction du degré de pollution de la sonde.
Comme pour un bon Cognac, la sonde Lambda doit subir un vieillissement qui a pour but de stabiliser sa structure moléculaire. Celle-ci évolue au cours des premières minutes de fonctionnement. Ainsi chez Bosch, la sonde subit un "Green Effect" consistant à chauffer la sonde pendant 10 minutes. A cet issue, la sonde aura acquis 50 % de son évolution ; l'autre moitié sera réalisée environ au bout des 6.500 premiers kilomètres que va parcourir le véhicule. Ce processus de stabilisation permet d'éliminer des tensions de cohésion créées dans la céramique au cours de la fabrication et conduit à rendre la céramique plus perméable.
(W Schmidt, Elektor, 7.1996)
La sonde lambda est l'un des composants du système d'échappement des motos équipés d'un catalyseur. Elle est physiquement située entre le collecteur et le catalyseur proprement dit et s'occupe de mesurer la quantité d'oxygène présente dans les gaz d'échappement.
Le signal qu'elle produit est utilisé par le système d'injection pour déterminer la proportion de mélange air/essence auquel le catalyseur produit son meilleur effet de filtrage.
Selon la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement, le signal de la sonde (ou "tension lambda") s'établit entre 0 et 0,9 V, le milieu de l'échelle (0,45V) représentant grosso modo la concentration idéale. Une tension lambda haute indique un déficit en oxygène (mélange "riche", trop de carburant), tandis qu'une tension basse est indicatrice d'un excès d'oxygène (mélange "pauvre", trop d'air).
Il est toutefois important de noter que la sonde lambda ne réagit aux changements de la composition des gaz d'échappement qu'à sa température de fonctionnement optimale, soit environ 600 degrés centigrades.
La tension lambda mesurée indique une situation parmi quatre possibles :
1. Fonctionnement normal. Selon le temps de réponse de la boucle de contrôle, la tension lambda oscillera faiblement autour de 0,5 V. Une fréquence d'oscillation entre 1 Hz et 5 Hz indique un fonctionnement correct de la sonde.
2. Sonde inactive. Une tension figée à 0,5 V indique un défaut de la sonde ou de la boucle de contrôle. Cela peut aussi signifier que la sonde n'a pas encore atteint sa température de fonctionnement, par exemple quand le moteur est froid ou quand le véhicule est en descente depuis un certain temps et que les gaz sont coupés.
3. Tension de la sonde supérieure à 0,5 V en permanence. Le mélange du carburateur est trop riche. Soit le moteur est encore froid, soit les gaz sont ouverts en grand et un surplus de carburant est injecté alors que le moteur est à pleine charge. Cette tension peut aussi indiquer un dysfonctionnement du système d'injection, par exemple un moteur qui est en réalité déjà chaud alors que l'électronique le considère comme froid à cause d'un senseur de température défectueux.
4. Tension de la sonde inférieure à 0,5 V en permanence. Le mélange en provenance du carburateur présente un déficit en carburant (régime moteur > 1 500 t tr/mn, accélérateur au repos) ou le moteur lui-même est défectueux (par exemple manque de pression dans l'alimentation en carburant).
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