Regulación Lambda

Sonda lambda de dos puntos o salto.

La sonda lambda (λ) compara la concentración de oxígeno restante en los gases de escape con la concentración de oxígeno en el aire de referencia. Según la composición de los gases de escape, la sonda emite una correspondiente señal a la unidad de control del motor. Seguidamente, launidad de control del motor regula si hay que enriquecer la mezcla (añadir combustible) o empobrecerla (reducir la cantidad de combustible).

Esta sonda trabaja como la denominada "sonda de dos puntos" y sólo indica si en los gases de escape se presenta mezcla rica (λ < 1) o mezcla pobre (λ > 1).

Para un funcionamiento seguro de la regulación de la cerámica de la sonda se requiere una temperatura de los gases de escape de 350°C, como mínimo. A fin de que la sonda trabaje eficazmente ya con escasa carga del motor y bajas temperaturas de los gases de escape, una calefacción eléctrica integrada en la sonda proporciona temperaturas óptimas para la misma.

Es un sensor electroquímico de oxígeno que funciona según el principio de NERNST. Este sensor emplea un material cerámico (óxido de circonio ZrO) como electrolito.

Una superficie de la cerámica se encuentra en contacto con el gas de escape mientras que la superficie opuesta permanece constantemente en contacto con el aire ambiente.

Por encima de los 300 ºC, el material cerámico adquiere ciertas características que le permiten transportar iones de oxígeno desde la superficie en contacto con el aire ambiente hasta la superficie opuesta, generando un voltaje de carácter galvánico. Este voltaje tiene una relación directa con la diferencia de concentración de oxígeno entre las dos superficies del sensor.

Los gases de escape generados por los motores de combustión interna siempre contienen una cantidad de oxígeno residual, incluso cuando el motor está funcionando con mezclas excesivamente ricas. La proporción de oxígeno residual depende directamente de la relación aire/combustible que entra en el motor es decir, del factor λ de trabajo. Esta relación hace posible utilizar la información suministrada por la sonda lambda para controlar la relación aire/combustible.

La tensión suministrada por la sonda en función del porcentaje de oxígeno de los gases de escape alcanza 800 a 1000 mV para una mezcla rica (λ < 1) y solamente 100 mV para un mezcla pobre (λ > 1). La transición de la zona rica a la zona pobre tiene lugar a una tensión de 450 a 500 mV.

Sonda lambda

Comprobación con voltímetro

Sonda lambda de banda ancha

Esta sonda se utiliza antes del catalizador, usándose normalmente tras el catalizador una sonda convencional de salto. La detección y el análisis del valor lambda (λ) está configurado de una forma distinta para la sonda lambda de banda ancha, en comparación con la de señales a saltos.

En virtud de lo cual el valor lambda no se determina a partir de una variación de la tensión, sino que se utiliza aquí la variación de la intensidad de corriente.

Entre sus ventajas está una regulación más dinámica, pues la divergencia del valor teórico está actualizada y es conocida como valor concreto, con las de salto solo es posible saber si la mezcla es pobre o rica pero no en que cantidad.

Una calefacción eléctrica Integrada en la sondaproporciona la necesariatemperatura de serviciode 600 ºC, como mínimo.

Supongamos que la mezcla de combustible/aire empobrece.Esto significa, que el contenido de oxígeno aumenta en los gases de escape y la célula-bomba, manteniendo un rendimiento uniforme, aporta una mayor cantidad de oxígeno al área de medición de la que se puede escapar por el conducto de difusión. De esa forma se modifica la proporción del oxígeno con respecto al aire exterior y desciende la tensión entre los electrodos.

Para alcanzar nuevamente la tensión de 450mV entre los electrodos, es preciso reducir el contenido de oxígeno por el lado de los gases de escape. A esos efectos la célula-bomba tiene que aportar una menor cantidad de oxígeno hacia el área de medición. El rendimiento de la bomba se reduce, por tanto, hasta que se alcance nuevamente la tensión de 450mV. La unidad de control del motor transforma el consumo de corriente de la bomba miniatura en un valor de regulación lambda y modifica correspondientemente la composición de la mezcla.

El contenido de oxigeno en los gases de escape se reduce en cuanto la mezcla de combustible y aire se enriquece excesivamente. Debido a ello, la célula-bomba aporta una menor cantidad de oxígeno al área de medición al mantener un caudal invariable, con lo cual aumenta la tensión entre los electrodos.A través del conducto de difusión escapa en este caso una gran cantidad de oxígeno, en comparación con la aportada por la célula-bomba

Resulta necesario aumentar el caudal de la célula-bomba para que aumente el contenido de oxigeno el área de medición. Debido a ello se ajusta de nuevo el valor de los electrodos a 450mV, y la unidad de control del motor transforma la corriente absorbida por la célula-bomba en un valor de regulación lambda.

Clavija sonda lambdaDe salto

Clavija sonda lambdaDe banda ancha

1. Célula de medición (combinación de célula de concentración de Nernst y célula debombeo de oxígeno)

2. Tubo doble de protección3. Anillo obturador4. Paquete de juntas5. Cuerpo de la sonda6. Manguito de protección

7. Portacontactos8. Grapa de contacto9. Manguito PTFE (teflón)10. Tubo flexible PTFE11. Cinco líneas de conexión12. Juntas

1. Gases de escape 8. Célula de bombeo de oxígeno Uh. Tensión de caldeo2. Tubo de escape con electrodos interior y exterior Uref. Tensión de

referencia3. Calentador 9. Capa porosa de protección (450 mV, corresponde a4. Sistema electrónico de regulación 10. Agujero de acceso de gases λ=1)5. Célula con vacío de referencia 11. Barrera porosa de difusión6. Ranura de difusión Ip. Corriente de bombeo Us. Tensión de sonda7. Célula de concentración de Nernst Up. Tensión de bombeo