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Funcionamiento del Sensor de oxigeno o sonda lambda

Para hablar del sensor de oxigeno debemos primero conocer algunos términos para comprender su función y funcionamiento.

Estequiometría: “Es la parte de la química que trata sobre las relaciones cuantitativas entre compuestos y/o elementos en reacciones químicas”

Los motores que utilizan gasolina como combustible mantienen un equilibrio entre entrega de potencia y generación de gases contaminantes, cuando funcionan con una mezcla estequiométrica de14.7:1; 14.7 partes de aire por una parte de combustible.

Relación de mezcla = Peso del combustible / Peso del aire

-Expresado en masa: 14.7 Kg. de aire por 1Kg. de combustible.
-Expresado en volumen: 10.000 Litros de aire por 1 Litro de combustible.

Teóricamente es la cantidad de aire y combustible requerida para una combustión completa, y es, en este punto en donde el catalizador se desempeña en forma optima.

A la proporción 14.7:1 se le denomina LAMBDA 1

Lambda: Es el Índice de relación de aire, expresa en que punto se encuentra la mezcla en proporción al aire disponible para la combustión, con respecto al aire teórico necesario para una combustión completa.

LAMBDA = masa de aire proporcionado / masa de aire necesaria

Si la cantidad de aire proporcionado, es igual a la cantidad de aire necesario, obtendremos un valor de lambda = 1 (14.7:1)
De esta manera, obtener una lectura de lambda 1.10 (16.17:1) nos expresa un 10% de exceso de aire, un Lambda de 0.90 (13.23:1) expresa un 10% de exceso de combustible.

Lambda mayor a 1 = mezcla pobre.
Lambda menor a 1 = mezcla rica.

La unidad de control electrónico (E.C.U.) del motor recibe y procesa de diversos sensores información cada 0.02 Seg. Igual de rápida es su respuesta para emitir ordenes a los actuadores. (inyectores, avance de la ignición, entre otros).

La E.C.U. calcula la cantidad de combustible a suministrar dependiendo de la cantidad y densidad del aire admitido a los cilindros, en el momento preciso salta la chispa entre los electrodos de la bujía iniciando así, la combustión de la mezcla; la expansión de gases obliga al pistón a desplazarse desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior produciendo trabajo mecánico, al subir el pistón nuevamente, los gases son desalojados del cilindro a través de las válvulas de escape, una vez que estos gases se encuentran en el colector o en el tubo de escape el sensor de Oxigeno verifica el nivel de O2 de los gases producto de la combustión.

Funcionamiento de la sonda Lambda.

Esta basado en el principio de funcionamiento de una célula galvanica de concentración de oxigeno con un electrolito sólido.

El electrolito sólido esta formado por un compuesto cerámico de Dióxido de Zirconio estabilizado con oxido de Itrio, dicha estructura es impenetrable por los gases, la capa cerámica esta cerrada por un extremo, por el otro extremo esta en contacto con la atmósfera (aire exterior) como referencia, ambos extremos del cuerpo cerámico están provistos en su parte interna de electrodos que poseen una fina capa de platino permeable a los gases, un tubo cerrado por un extremo y ranurado por los laterales que protege al cuerpo cerámico de golpes y cambios bruscos de temperatura.

El cuerpo cerámico es permeable a los Iones de O2 a partir de aproximadamente 350° C, con temperaturas de trabajo de 600° C , esta es la razón por la cual las sondas lambda están siendo provistas de sistemas calentadores (resistencias eléctricas) para que la sonda entre en funcionamiento (envíe señal a la E.C.U) cuando el motor aun, no ha alcanzado su temperatura normal de funcionamiento.

El contenido de O2 en los gases de escape en relación con el aire de referencia producen una tensión eléctrica entre ambas superficies.
Esta tensión puede ser, con una mezcla rica (lambda <1) de 800 a 1000 mV (0.8 a 1.0 voltios) con una mezcla pobre(Lambda >1), la tensión estaría en valores de 100 mV (0.01 Voltios).
El margen de transición entre mezcla rica y pobre, esta entre 450 y 500 mV (0.45 a 0.50 Voltios).

El Diagnostico de vehículos con analizadores de gases, un registro de altas concentraciones de O2 en los gases de escape denotan carencia de combustible, concentraciones muy bajas de O2 acusan mezcla rica, exceso de combustible, faltó oxigeno para encender toda la mezcla, la cantidad sobrante de O2 en los gases de escape con una mezcla estequiométrica representa un margen muy pequeño que debe ser medido por el sensor de O2 e interpretado por la E.C.U.

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Estequiometría: “Es la parte de la química que trata sobre las relaciones cuantitativas entre compuestos y/o elementos en reacciones químicas”

Los motores que utilizan gasolina como combustible mantienen un equilibrio entre entrega de potencia y generación de gases contaminantes, cuando funcionan con una mezcla estequiométrica de14.7:1; 14.7 partes de aire por una parte de combustible.

Relación de mezcla = Peso del combustible / Peso del aire

-Expresado en masa: 14.7 Kg. de aire por 1Kg. de combustible.
-Expresado en volumen: 10.000 Litros de aire por 1 Litro de combustible.

Teóricamente es la cantidad de aire y combustible requerida para una combustión completa, y es, en este punto en donde el catalizador se desempeña en forma optima.

A la proporción 14.7:1 se le denomina LAMBDA 1

Lambda: Es el Índice de relación de aire, expresa en que punto se encuentra la mezcla en proporción al aire disponible para la combustión, con respecto al aire teórico necesario para una combustión completa.

LAMBDA = masa de aire proporcionado / masa de aire necesaria

Si la cantidad de aire proporcionado, es igual a la cantidad de aire necesario, obtendremos un valor de lambda = 1 (14.7:1)
De esta manera, obtener una lectura de lambda 1.10 (16.17:1) nos expresa un 10% de exceso de aire, un Lambda de 0.90 (13.23:1) expresa un 10% de exceso de combustible.

Lambda mayor a 1 = mezcla pobre.
Lambda menor a 1 = mezcla rica.

La unidad de control electrónico (E.C.U.) del motor recibe y procesa de diversos sensores información cada 0.02 Seg. Igual de rápida es su respuesta para emitir ordenes a los actuadores. (inyectores, avance de la ignición, entre otros).

La E.C.U. calcula la cantidad de combustible a suministrar dependiendo de la cantidad y densidad del aire admitido a los cilindros, en el momento preciso salta la chispa entre los electrodos de la bujía iniciando así, la combustión de la mezcla; la expansión de gases obliga al pistón a desplazarse desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior produciendo trabajo mecánico, al subir el pistón nuevamente, los gases son desalojados del cilindro a través de las válvulas de escape, una vez que estos gases se encuentran en el colector o en el tubo de escape el sensor de Oxigeno verifica el nivel de O2 de los gases producto de la combustión.

Funcionamiento de la sonda Lambda.

Esta basado en el principio de funcionamiento de una célula galvanica de concentración de oxigeno con un electrolito sólido.

El electrolito sólido esta formado por un compuesto cerámico de Dióxido de Zirconio estabilizado con oxido de Itrio, dicha estructura es impenetrable por los gases, la capa cerámica esta cerrada por un extremo, por el otro extremo esta en contacto con la atmósfera (aire exterior) como referencia, ambos extremos del cuerpo cerámico están provistos en su parte interna de electrodos que poseen una fina capa de platino permeable a los gases, un tubo cerrado por un extremo y ranurado por los laterales que protege al cuerpo cerámico de golpes y cambios bruscos de temperatura.

El cuerpo cerámico es permeable a los Iones de O2 a partir de aproximadamente 350° C, con temperaturas de trabajo de 600° C , esta es la razón por la cual las sondas lambda están siendo provistas de sistemas calentadores (resistencias eléctricas) para que la sonda entre en funcionamiento (envíe señal a la E.C.U) cuando el motor aun, no ha alcanzado su temperatura normal de funcionamiento.

El contenido de O2 en los gases de escape en relación con el aire de referencia producen una tensión eléctrica entre ambas superficies.
Esta tensión puede ser, con una mezcla rica (lambda <1) de 800 a 1000 mV (0.8 a 1.0 voltios) con una mezcla pobre(Lambda >1), la tensión estaría en valores de 100 mV (0.01 Voltios).
El margen de transición entre mezcla rica y pobre, esta entre 450 y 500 mV (0.45 a 0.50 Voltios).

El Diagnostico de vehículos con analizadores de gases, un registro de altas concentraciones de O2 en los gases de escape denotan carencia de combustible, concentraciones muy bajas de O2 acusan mezcla rica, exceso de combustible, faltó oxigeno para encender toda la mezcla, la cantidad sobrante de O2 en los gases de escape con una mezcla estequiométrica representa un margen muy pequeño que debe ser medido por el sensor de O2 e interpretado por la E.C.U.