Introduzione:

Poichè i catalizzatori per funzionare correttamente necessitano che il rapporto aria carburante rimanga all'interno di valori ben precisi, è indispensabile che la centralina di gestione motore possa verificare tale rapporto ed operare le necessarie correzioni per mantenerlo all'interno del range ottimale.
Questa misura viene effettuata in maniera indiretta rilevando la quantità di ossigeno ancora presente nei gas combusti.
Il sensore preposto a questa misura è la sonda lambda.
Questo sensore restituisce un segnale in tensione (o in corrente) in funzione delle concentrazione di ossigeno nei gas di scarico ed è perfettamente adatto alla necessità di cui abbiamo parlato sopra.
Esistono vari tipi di sonde lambda a seconda dei principi di funzionamento sui quali si basano, le più utilizzate sono:

-Sonda al biossido di Zirconio
-Sonda al Titanio
-Sonda planare
-Sonda universale (LSU o UEGO Universal Exaust Gas Oxygen)
-Sonda NOx (per rilevare gli ossidi di Azoto)

La sonda al biossido di Zirconio:

Questo tipo di sonda, forse una delle più utilizzate fino ad un pò di anni fa, genera un segnale elettrico a seconda della differente concentrazione di ossigeno tra i gas di scarico e l'atmosfera.
Come spesso accade in fisica (e non solo) sono proprio le differenze a "muovere" qualcosa, nel nostro caso gli elettroni.
Questa sonda lavora per la "differenza" tra la concentrazione ossigeno in atmosfera (pressochè costante 20.8%) e quella nei gas di scarico (variabile a seconda del titolo miscela).
In caso di "assenza" di ossigeno nei gas di scarico (miscela verso il ricco) avremo una gran differenza di concentrazione tra atmosfera e gas combusti ed ai capi della sonda troveremo una differenza di potenziale di circa 1 V.
Viceversa con miscela magra e molto ossigeno ancora presente allo scarico il segnale ai capi della sonda sarà prossimo allo 0.
In effetti questa sonda si comporta come un piccolo generatore di corrente di tipo elettrochimico!

Sonda al Titanio:

Abbiamo detto che una sonda al biossido di Zirconio si comporta come un piccolo generatore di corrente, le sonde al Titanio funzionano invece secondo un principio del tutto differente e simile, per certi aspetti, a quello dei comuni sensori NTC utilizzati comunemente in molti ambiti.
Questo tipo di sonda cambia infatti il suo valore resistivo a seconda dell'ossigeno presente nei gas di scarico e passa bruscamente da valori relativamente bassi a miscela ricca (circa 1 kohm) a valori alti a miscela magra (circa 20 kohm).
Non richede aria atmosferica di riferimento nè relativa camera, può quindi essere di dimensioni molto contenute.
Non essendo un "generatore", come quella vista in precedenza, viene alimentata dalla centralina ad una tensione di 1 oppure di 5 V.
Quando la resistenza è bassa il segnale è alto e viceversa.
Questo tipo di sonda ha trovato impiego principalmente sulle vetture Opel di un pò di anni fa.

Sonda planare:

Il principi di funzionamento della sonda planare è molto simile a quello della classica sonda cilindrica al biossido di zirconio.
Le differenze principali riguardano la forma dell'elemento attivo che risulta essere a sezione rettangolare e di minori dimensioni (circa 2 mm di spessore) e la maggior velocità nel raggiungere le temperature minime di funzionamento (qui intorno ai 150 °C) anche se posizionate lontano dai cilindri o a valle del catalizzatore.
Per la velocità con la quale raggiunge le temperature di funzionamento è stata spesso utilizzata a valle dei catalizzatori.
Applicazioni di sonde lambda planari si hanno su motorizzzioni del gruppo Fiat, Ford, VAG, ecc.

Sonda UEGO:

Questo tipo di sonda è detto anche a banda larga poichè, a differenza delle precedenti, non restituisce più un'indicazione di tipo qualitativo ma quantitativo.
Con le precedenti sonde potevamo solamente scapire se la miscela era magra o grassa (brusco passaggio da uno stato all'altro) mentre in questo caso il segnale emesso ci dà anche indicazione di quanto sia l'ossigeno residuo allo scarico ed avere quindi un controllo molto più accurato della carburazione.
Il segnale emesso non è più rappresentato da un brusco innalzamento della curva di tensione ma da un valore variabile in maniera molto lineare a seconda della quantità di ossigeno.
Può essere quindi utilizzata su motori dove vi è spesso eccesso di ossigeno allo scarico, ad esempio ciclo Otto a combustione magra, a iniezione stratificata ed anche a gasolio, dove una sonda tradizionale restituirebbe indicazioni non adatte ad una corretta gestione dell'alimentazione.

Sonda NOx:

Uno dei problemi che ci si è trovati ad affrontare con la crescente diffusione di vetture alimentate a gasolio ed a benzina a combustione magra ed iniezione diretta è l'emissione di ossidi di azoto in quantità sempre maggiore, favorita, in questi motori, dalla presenza di ossigeno in eccesso in quasi tutte le condizioni di funzionamento.
Ben presto le possibilità offerte dai tradizionali catalizzatori ed il ricorso all'impiego di valvole EGR si sono rivelate insufficienti a contenere l'emissione di questo inquinante.
Sono quindi sempre più diffusi i catalizzatori di tipo DeNOx ed SCR e, per il loro buon funzionamento, si rende necessario monitorare la quantità di NOx residua allo scarico.
Il sensore preposto a questo controllo è, appunto, la sonda NOx.

Riconoscere le sonde:

Per quanto i produttori di sonde lambda al mondo siano principalmente Bosch, NTK e Denso, non è sempre immediato riconoscere a colpo d'occhio un tipo di sonda da un'altra e non esiste uno standard universalmente adottato per la colorazione dei fili.
Cliccando sulle singole immagini troverete qualche indicazione sulla colorazione dei conduttori e qualche dettaglio in più sui tipi più comuni.
Il numero stampigliato sul corpo metallico può essere utile a fugare ogni dubbio facendo una rapida ricerca in internet.