sonda lambda de banda ancha
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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