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sábado, 24 de junio de 2017

Sensores de oxigeno del automovil

SENSORES DE OXIGENO Y RATIO AIRE/COMBUSTIBLE

La PCM usa al sensor de oxígeno para asegurar que le mezcla aire/combustible sea correcta para el convertidor catalitico. Con base en señal eléctrica proveniente del sensor de oxígeno, la PCM ajustará la cantidad de combustible inyectado en la corriente de aire que ingresa al sistema de admisión.

Existen diferentes tipos de sensores de oxígeno, pero dos de los tipos mas comunes son:

* Sensor de Oxígeno de Rango Angosto, que es el estilo más antiguo, simplemente llamado sensor de oxígeno.

* Sensor de Oxígeno de Amplio Rango, que el tipo más novedoso, y que en el mercado se le conoce como Sensor de Ratio Aire/Combustible (Sensor A/F o Air/Fuel Ratio)

También utilizado en solo algunos modelos a principios de los 90's, está el sensor de oxigeno de Titanio.

Los vehículos OBD II requieren dos sensores de oxígeno: uno antes y otro más después del convertidor catalítico. El sensor de oxígeno, o sensor A/F, que va instalado antes del convertidor catalítico es utilizado por la PCM para ajustar la proporción aire/combustible.

Este sensor en t2rminos del protocolo OBD II es reconocido como el "Sensor 1". En motores con arreglo en V un sensor será reconocido como "Banco 1 Sensor 1" (B1S1) para la cabeza de cilindros que tenga al cilindro No. 1 y el otro sensor se reconoce como "Banco 2 Sensor 1".

El sensor de oxígeno que va después del convertidor catalítico es utilizado por la PCM en primer lugar para determinar la eficiencia de trabajo del convertidor catalítico. Este sensor se conoce como Sensor 2. En vehículos que cuenten con dos convertidores catalíticos, un sensor se identificará como "Banco 1 Sensor 2" y el otro sensor será "Banco 2 Sensor 2".



SENSOR DE OXIGENO CONVENCIONAL

Este estilo de sensor de oxígeno ha estado en servicio durante largo tiempo. Está hecho de Zirconio (Oxido de Zirconio), electrodos de platino y un elemento calefactor. El sensor de oxígeno genera una señal de voltaje basada en la cantidad de oxígeno contenido en el gas de escape comparándola contra la cantidad de oxígeno presente en el aire del ambiente atmosférico. El elemento de zirconio tiene un lado expuesto a la corriente de gases de escape y el otro lado está expuesto al aire de la atmósfera. Cada lado tiene un electrodo de platino adherido al elemento de dióxido de zirconio.

Los electrodos de platino conducen el voltaje generado en el elemento de zirconio. La contaminación o la corrosión de los electrodos de platino de los elementos de zirconio reducirán la señal de voltaje de salida hacia la PCM.




OPERACION

Cuando la gasolina se quema en el cilindro se generan humos de escape; dentro de esos humos hay pocas cantidades de oxígeno que no alcanzaron a consumirse por completo cuando la gasolina se quemó. Algunas veces esos remanentes de oxígeno serán más, otras veces serán menos, pero el punto importante es que las cantidades de oxígeno remanente estarán cambiando siempre que el motor esté funcionando. Pues son precisamente esas variaciones en la concentración de oxígeno en los gases de escape las que el sensor de oxígeno se encarga de monitorear. NO podemos verlo con los ojos pero si podemos aprovechar las propiedades del óxido de zirconio para realizar mediciones de oxígeno que se conviertan en señales eléctricas que la PCM pueda aprovechar y que además podamos monitorear con multímetros digitales o mejor aún, con un osciloscopio.

¿Pero cómo es el comportamiento de las señales eléctricas? ¿Hay alguna relación entre la cantidad de oxígeno presente en los humos de escape y los voltajes que un sensor de oxígeno produce? Claro que sí! De eso se trata!

Cuando el contenido de oxígeno en los gases de escape es alto, el sensor de oxígeno produce un voltaje bajito.

Por el contrario, cuando el contenido de oxígeno en los gases de escape es bajo, el sensor
de oxígeno produce un voltaje alto.

Entre menos oxígeno haya en los gases y humos de escape, la señal de voltaje que el sensor producirá crecerá cada vez más. Esto puede verse fácilmente en la pantalla del osciloscopio  o en un escánner que tenga la capacidad de graficar señales de sensores.

Dependiendo del contenido de oxígeno en los humos, la PCM puede determinar la composición de aire/combustible que está ingresando a los cilindros; si la mezcla resulta ser "pobre" o mejor dicho, con mucho aire y poco combustible, produciendo así un voltaje bajito, la PCM se encarga de "enriquecer" la mezcla, es decir, de inyectar más gasolina.

Si por el contrario, la mezcla resulta ser "rica", o sea, poco aire y mucho combustible, lo cual produce una señal de voltaje alto, entonces la PCM se encargará de "empobrecer" la mezcla, es decir, de inyectar menos gasolina.

Estos ajustes se están realizando de 30 a 40 veces por minuto.

Una "mezcla rica" consume casi todo el oxígeno, entonces la señal de voltaje será "alta", en el rango de 0.6 - 1.0 Volts.

Una "mezcla pobre" tiene más oxígeno disponible luego de que ocurre la combustión, por lo que la señal de voltaje ser "baja", en el rango de 0.1 - 0.4 Volts.

Esas dos "regiones" son los extremos de la composición de la mezcla, pero si buscamos la región que más "equilibre" la composición de la mezcla aire/combustible, hablaremos de algo que se conoce como "estequiometría". Este término se refiere a la perfección de la mezcla que es cuando tenemos 14.7 partes de aire por 1 de combustible. Cuando la mezcla alcanza esa proporción podremos verlo reflejado en la señal de voltaje que el sensor de oxígeno produce y siempre será alrededor de 0.45 Volts.



Es muy importante señalar que los cambios pequeños en la proporción "aire/combustible" cambiarán redicalmente el voltaje de la señal producida por el sensor. Este tipo de sensor algunas veces se conoce como "Sensor de Rango Angosto" debido a que no puede detectar los cambios pequeños que resultan en el contenido de oxígeno en la corriente de humos de escape por los cambios que se hagan a la mezcla aire/combustible en el multiple de admisión.

La PCM es como un "chef" que continuamente añade y sustrae combustible para producir un ciclo interminable de enriquecimiento/empobrecimiento de la mezcla y técnicamente tú lo puedes ver cuando la PCM abre y cierra" los milisegundos del pulso de inyección. Este fenómeno se conoce como "Close Loop" o "Ciclo Cerrado" y lo veremos con lujo de detalles en un curso más avanzado de control electrónico de combustible.

Por lo ponto no olvides que el sensor de oxígeno es una especie de interruptor: cada vez que la mezcla aire/combustible se encuentre en su "zona de estequiometría" (14.7:1) la señal de voltaje será de 0.45 Volts y justo en ese momento el sensor de oxígeno cambiará el voltaje de la señal hacia arriba (1.0 Volts) o hacia abajo (0.1 Volts), y lo seguirá haciendo mientras el motor siga funcionando.



Si no se satisfacen ciertos requisitos entonces el sensor de oxigeno no producirá la señal electrónica que la PCM necesita para que el sistema funciona en "Closed Loop" y así la inyección de combustible sea eficiente porque de otro modo, habrá problemas. Suficiente con la introducción y vayamos al grano.

El sensor de oxigeno solo generara una señal exacta cuando hay alcanzado una temperatura mínima de 400 Grados Centígados. Para que el sensor se caliente rápidamente y se mantenga caliente tanto en ralenti como en altas RPM's, el sensor de oxigeno tiene una resistencia calefactora en su interior. Este calefactor es controlado por a PCM y si circuito viene completamente descrito en los diagramas de control electrónico que tenemos para tí.


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