Sensor de oxigeno o sonda Lambda

La sonda lambda o sensor de Oxígeno

(Sonda-λ), es un sensor que mide la concentración de oxígeno O2 en un determinado recinto y por lo general se utiliza para comprobar la calidad de una combustión tanto en el ámbito automotriz, como industrial y hasta para uso doméstico en chimeneas ecológicas.

Tipos de sensor Lambda o sensor de oxígeno.

Existen varios tipos de sensor de oxígeno, algunos son de banda ancha, el estándar y los que difieren en sus materiales constructivos. En este caso, hablaré del más común, el de de dióxido de circonio, o zirconia.

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Este sensor se basa en una celda de combustible electroquímica de estado sólido llamada celda de Nernst. Sus dos electrodos proporcionan un voltaje de salida correspondiente a la cantidad de oxígeno en el escape en relación con la de la atmósfera.

Un voltaje de salida de 0.2 V (200 mV) DC representa una 'mezcla pobre' de combustible y oxígeno, donde la cantidad de oxígeno que ingresa al cilindro es suficiente para oxidar completamente el monóxido de carbono (CO), producido al quemar el aire y el combustible, en dióxido de carbono (CO2). Un voltaje de salida de 0.8 V (800 mV) DC representa una 'mezcla rica', que es alta en combustible no quemado y baja en oxígeno restante. El punto de ajuste ideal es aproximadamente 0,45 V (450 mV) CC. Aquí es donde las cantidades de aire y combustible están en la proporción óptima, que es ~ 0.5% magra del punto estequiométrico, de modo que la salida de escape contiene monóxido de carbono mínimo.

El voltaje producido por el sensor no es lineal con respecto a la concentración de oxígeno. El sensor es más sensible cerca del punto estequiométrico (unos 0,4V) y menos sensible cuando es muy delgado o muy rico.

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La ECU utiliza la retroalimentación del sensor para ajustar la mezcla de aire / combustible. Como en todos los sistemas de control, la constante de tiempo del sensor es importante. La capacidad de la ECU para controlar la relación combustible-aire depende del tiempo de respuesta del sensor. Un sensor viejo o sucio tiende a tener un tiempo de respuesta más lento, lo que puede degradar el rendimiento del sistema. Cuanto más corto es el período de tiempo, mayor es el llamado 'recuento cruzado' y más receptivo es el sistema.

El sensor de zirconia es del tipo de 'banda estrecha', que se refiere al rango estrecho de relaciones de combustible / aire al que responde. Es por esto también que les llaman Lambda 1.

Funcionamiento del sensor de oxígeno en motores.

La señal de la sonda oscila permanentemente entre un valor alto y un valor bajo. Esto deriva del comportamiento de la señal de la sonda en el tránsito de entre una mezcla rica (λ<1) y una mezcla pobre (λ>1). La señal de la sonda lambda realiza durante los mencionados tránsitos un salto característico de su señal de voltaje entre los valores 0,8 - 0,9 V cuando la mezcla es rica (λ<1) y 0,1-0,2 V cuando la mezcla es pobre (λ>1).

Por lo general el sensor de oxígeno para que empiece a trabajar necesita llegar a una temperatura de trabajo elevada, sobre los 300 grados, es por esto que por lo general hoy en día se las consiguen con calefacción incluida. Esto asegura que el motor entrará en ciclo cerrado lo más rápido posible, y de esta forma reducir la contaminación.

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Ejemplos de operación:

- En ralentí o estado mínimo con el motor caliente, la sonda oscilará entre 0,3V y 0,6V.

- En el momento de una aceleración repentina, oscilara entre los valores de 0,8V y 0,9V.

- Cuando ocurra una desaceleración repentina, oscilará entre los valores de 0,1V y 0,2V.

¿Dónde está ubicado el sensor de oxigeno?

En los motores Otto, la sonda se atornilla normalmente en el escape, antes del catalizador. En motores con cilindros en V, una sonda por banco de cilindros, o incluso una por cilindro (muy poco utilizada) para una regulación selectiva de los cilindros.

Para carros modernos es común ver dos sensores de oxígeno, uno a la entrada del catalizador y otro a la salida que sirve para verificar el estado del catalizador. El catalizador cuando está operando correctamente, tiende a absorber oxígeno, entonces la medición de la sonda será un valor reducido de O2 con respecto a la sonda que está al inicio del catalizador. Si ambas sondas dan el mismo valor o valores muy cercanos, la ECU encenderá la luz de Check Engine y el código correspondiente de error.

Fallas asociadas al sensor de oxígeno.

Los computadores o ECU modernas ya pueden hacer un diagnostico efectivo de este sensor y omitir sus mediciones cuando algo no anda bien, eso sí, reduciendo la potencia del motor empobreciendo la mezcla y encendiendo la luz del motor para indicar la falla.

En automóviles más antiguos si existen problemas graves ya que no se hacia la revisión de las mediciones en tiempo real y con un sensor por ejemplo dañado o muy sucio se obtenían valores cercanos a 0,2V o 0V que indicaban a la computadora que enriqueciera la mezcla provocando carbonización de bujías e inyectores sin que el conductor lo supiera. Causando a la larga problemas en el motor.

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Otra cosa importante es que el sensor debe estar ajustado a un torque que le garantice estanqueidad, muchos fabricantes agregan un lubricante antiadherente en la rosca para crear un sello hermético y libre de corrosión. Recuerde que esta zona se calienta y enfría cada vez que el motor es puesto en marcha, lo que produce movimiento en roscas y oxidación, entonces, una sonda lambda mal ajustada y sin lubricante producirá problemas de medición por contaminación. Así que mucho cuidado con esto. Vea la imagen a continuación:

Un sensor algo sucio (contaminado) o defectuoso produce un aumento en el consumo de combustible.

En la imagen anterior se puede ver:

A) Sensor de oxígeno nuevo.

B) Sensor de oxígeno contaminado con aceite.

C) Sensor de oxígeno contaminado con carbono. Mezcla muy pobre.

D) Desgaste normal de un sensor de oxígeno.

Another problem with the O2 sensor is aging. When it is aged, it can continue to give the signals in volts the same as again but more slowly, since when there is wealth, the voltage rises rapidly but in the poor phase, the probe takes time to go down, since it does so slowly, it is possible to see it with my oxygen sensor tester or much more correct with an oscilloscope.

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En un próximo articulo hablaré de como hacer el diagnostico de este sensor, espero les guste.

Escrito por:

Dennis García

Chica Mecánica.