sonda lambda de banda ancha

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE

CHIMBORAZO

FACULTAD DE MECÁNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

INYECCION ELECTRÓNICA

SENSOR DE OXIGENO

NOVENO “B”

GRUPO N° 04

SENSOR DE OXIGENO O SONDA LAMBDA

SENSOR DE OXIGENO O SONDA LAMBDA

• Para poder controlar la mezcla es necesario de un

elemento sensor, que indique, el porcentaje de aire y

combustible que entra en el motor. A este dispositivo se

le llama sensor de oxigeno o sonda Lambda. Este sensor

situado a la salida del colector de escape del motor,

analiza los gases de escape, y envía información

constantemente a la gestión electrónica del motor que

adecua la mezcla en función de las circunstancias de

funcionamiento del vehículo.

ESTEQUIOMETRIA DEL SENSOR DE OXIGENO

• La combustión requiere que el aire y el combustible se hallen

mezclados en una proporción determinada, esta proporción entre

el aire y el combustible es lo que se llama "relación

estequiométrica".

• En un motor de gasolina la relación ideal es de 14,7:1, es decir

son necesarios 14,7 gramos de aire por cada gramo de

combustible para realizar una combustión perfecta. En la práctica

esta proporción varía ligeramente, pudiendo alcanzar valores de

12 a 16, que serían los límites de funcionamiento de la combustión

en el motor.

ESTEQUIOMETRIA DEL SENSOR DE OXIGENO

• Con 12 gramos de aire por gramo de gasolina la mezcla que se obtiene es

excesivamente "rica" en gasolina mientras que con una relación de 16, el

motor no arrancaría por escasez ("pobre") de gasolina.

• MEZCLA POBRE

Resulta del exceso de aire en la mezcla. En estas condiciones en el motor se

incrementa la temperatura de la combustión, facilitando la aparición de óxidos

de nitrógeno (Nox), además si la mezcla es muy pobre, el combustible no

llega a inflamarse y el motor se para.

• MEZCLA RICA

Se produce debido al exceso de combustible en la mezcla con respecto al

aire que entra en la cámara del combustión del motor. En este caso el exceso

de combustible no se puede combinar completamente con el aire, por lo tanto

una parte del combustible es expulsado por el escape en forma de hollín y CO

(monóxido de carbono).

• En automoción se habla de factor lambda o relación "lambda" cuando quiere definirse la relación entre la cantidad de aire necesaria para producir una combustión completa, en relación estequiométrica y la cantidad de aire real que aspira el motor.

• Durante el funcionamiento del motor el factor lambda debe variar dentro de unos límites máximo y mínimo establecidos ya que el motor no puede estar alimentado constantemente con una mezcla en relación estequiométrica teórica, (esto es lambda = 1)

• En definitiva, el factor "lambda" da una idea muy precisa de la riqueza o pobreza de una mezcla, así se dice que :

• Con una relación "lambda = 1", se obtiene una combustión perfecta porque el aire aspirado coincide con el teórico (el aire aspirado es el 100 % del teórico necesario).

• Con una relación "lambda < 1", por ejemplo 0,8 indica escasez de aire por lo que la mezcla resulta rica de combustible (el aire aspirado es solo el 80 % del necesario).

• Con una relación "lambda > 1", por ejemplo 1,20 indica exceso de aire, por consiguiente una mezcla pobre (el aire aspirado es un 120 % del teórico, es decir un 20 % mas del necesario).

PARTES DEL SENSOR DE OXIGENO O LAMBDA

LÍNEA DE ESCAPE CON 2 SONDAS LAMBDA

SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA

SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA

• A partir de la aprobación de la legislación correspondiente para la

reducción de las emisiones y el consumo, surge la necesidad de que

los motores funcionen de forma regulada al margen de la mezcla

estequiometrica

• Para conseguir esto se han desarrollado las llamadas sondas

Lambda.

• Estas sondas Lambda lineales pueden emitir una señal proporcional

a la cantidad de oxígeno residual contenida en el gas de escape.

SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA

• La señal de salida se corresponde con el flujo bombeado necesario

para fijar un nivel de oxígeno constante en una cámara de medición

(Lambda = 1 se corresponde con 450 mV).

• Cuanto más se aleje de este valor el gas de escape que se introduce,

mayor será el flujo bombeado y en consecuencia, la señal de salida de

la sonda.

• El sensor mayormente utilizado de zirconio no es capaz de detectar

condiciones de operación en la zona de pobreza, dado que la señal

del mismo en voltaje, desciende a caso 0 volts, sin poder determinar

por la misma si la mezcla es pobre o muy pobre.

• Cuando la mezcla es rica (lambda inferior a 1), la tensión generada máxima (0,9 V)

• Cuando la mezcla es pobre (lambda superior a 1), la tensión generada es mínima (0.1 V).

Gráfica, la zonda de zirconio genera una

tensión o voltaje.

SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA

SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA

• La sonda lambda de banda ancha es utilizada para poder

determinar con una cierta precisión mezclas en un rango de

trabajo amplio, que oscilan entre 11:1 a 22:1, o factores

lambda de 0.9 (rica) a 2.2 (pobre).

• Se puede entonces utilizar no solo para determinar mezclas

pobres, sino también para ser aplicadas en motores que

trabajan con otras relaciones aire-combustible, y hacer así

un análisis de gases de escape en motores de Alcohol,

Gasoil y Propano.

• La señal del sensor es medida por

un amplificador operacional que

actúa como comparador.

• Por lo que al medir la señal de la

misma ya no se encontraran los

apreciables cambios de voltaje que

caracterizan al sensor de zirconio

convencional.

• La relación estequiométrica de

14.7:1 , el voltaje estará en valores

muy cercanos a 3.3 Voltios

SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA

VENTAJAS DE LA SONDA LAMBDA DE BANDA

ANCHA

• Rápida puesta en funcionamiento

• Elemento monolítico con calefactor integrado

• Estructura hermética para generar

automáticamente una referencia del oxígeno

• Resistencia térmica

• Alto grado de fiabilidad

• Las sondas Lambda de banda ancha NTK disponen de cinco conexiones de cables.

• El elemento calefactor se alimenta de corriente a través del amarillo y azul.

• La señal del flujo de bombeo (lp+) fluye por el cable blanco, la de la célula de medición (Vs+) por el cable gris.

• El cable negro representa la conexión de masa para la célula de bombeo y de medición.

ASIGNACIONES DE CABLES

• A: Señal hacia la computadora ECU

• B: Masa

• C: Resistencia/Alimentación

• D: Resistencia/Alimentación

TIPOS DE SENSORES DE OXIGENO

SENSOR DE OXÍGENO DE

BANDA ESTRECHA

Tienen entre 1 y 4 cables,

uno de los cuales siempre

es la señal de datos de

voltaje (mV).

Otro puede ser utilizado

para aislar la masa y así

reducir el ruido eléctrico

(retornos de masa común).

Los de 3 cables o 4 cables, incluyen un elemento calentador para que empiece a trabajar

antes.

El dióxido de circonio es una sustancia electrolítica que mantiene una buena rigidez

mecánica, además de poder transportar una corriente eléctrica de iones de oxígeno cuando

alcanza la temperatura optima (600° aproximadamente).

La ecuación de Nernst se utiliza para

determinar la fuerza electromotriz que

se genera en una celda electroquímica

como la del sensor de O2.

Describe la tensión que se produce

entre los electrodos de platino, como

resultado de una reacción catalítica

entre los iones de oxígeno y el gas de

escape.

El término de RT/4F puede considerarse

como una constante multiplicadora por

temperatura T

La O2 es la concentración o presión de

oxígeno en cada lado del sensor de

oxígeno

ECUACIÓN DE NERST

El gráfico siguiente muestra cómo el Vs baja rápidamente de una tensión de 900mV a

100mV en un rango muy pequeño en relación AF

Este cambio tan brusco de V en función de la AF, es una de las razones, por lo cual,

los sensores de banda ancha estrecha , no son operativos en la región AF rica , lugar

donde se encuentra la AF de potencia.

La ecuación también dice que a temperaturas más altas el Vs también será mayor

Es la otra razón importante por la cual los sensores de banda estrecha no son muy

precisos

TIPOS DE CONTAMINACIÓN Y PROBLEMAS DEL

SENSOR DE OXIGENO

CUIDADOS EN EL SENSOR DE

OXIGENO