T4.1 Sonda de Oxigeno (Lambda)

Sonda de Oxigeno (Lambda)
IES San Blas
2006 -
Generalidades (I)
•  Informa de la cantidad de oxigeno presente en los
gases de escape por comparación con la cantidad
existente en la atmósfera.
•  La sonda tiene la forma de un” vaso” al que hemos
introducido, por su base y parcialmente, en el conducto
de escape a través de un taladro practicado en el mismo.
•  Tres son los tipos de sonda lambda utilizados;
-Dióxido de CIRCONIO (ZrO2)
-Dióxido de TITANIO (TiO2)
-BANDA ANCHA.
Generalidades (II)
•  La sonda Lambda esta
fabricada de cerámica de
Circonio o de Titanio según
el tipo (son materiales
microscópicamente porosos)
y recubierta de un fino baño
de Platino,
•  cuando la temperatura de
ésta sonda supera los 300º C
(circonio) o los 500º C
(titanio), aparecen las
características que las hacen
idóneas para cumplir su
misión.
Esquema básico de la sonda Lambda
1-Cerámica especial
2-Electrodo interior
3-Electrodo exterior
4-Carcasa
5-Tensión de la sonda
6-Funda metálica de protección(con ranuras)
7-Tubo de escape
Sonda de
Dióxido de Circonio
(Zr O2)
Sonda de
Dióxido de Circonio (ZrO2)
•  Por encima de 300º C genera una tensión eléctrica (f.e.m.) entre la
capa exterior de la sonda (gases de escape) y la interior (atmósfera)
que varía;
•  Para mezclas pobres entre 100-400 mv (índice λ >1)
•  Mezcla estequiométrica
400 –500mv
λ=1
•  Para mezclas ricas entre 500 –900 mv (índice λ<1).
•  Por dar lecturas fiables a partir de 300ºC
la sonda de Circonio no calefactada se debe
colocar muy cerca de la salida de gases
(rápido calentamiento). La calefactada
usa una resistencia eléctrica para su caldeo
(4 a 5,5 Ω) , pudiendo ser instalada
mas lejos de los colectores.
rica
pobre
Señal sonda lambda
funcionamiento a ralentí
Señal sonda lambda
funcionamiento a 2000 r.p.m
Sonda de dióxido de Circonio
Conexionado eléctrico (I)
•  SIN CALEFACTAR - tiene UN solo cable
(negro) para (+) de información conectado a
UCE y hace masa a través del cuerpo.
Negro
a UCE
Las tensiones tomadas en el (+) de información (negro) dependen del coeficiente de aire
en el escape debiendo de estar continuamente variando entre 100mv y 900mv
Sonda de dióxido de Circonio
Conexionado eléctrico (II)
•  CALEFACTADAS (eléctricamente) - existen dos tipos, de
tres y de cuatro cables.
•  La de TRES cables tiene: dos blancos para resistencia
de calefacción (+ y -); uno negro para (+) de información
(a UCE) ; y (-) de información a través del cuerpo.
1. Cuerpo de la sonda
2. Tubo cerámico de soporte
3. Cables de conexión
4. Tubo de protección ranurado
5. Cerámica activa del sensor
6. Contacto
7. Tubo de protección
8. Calentador
9. Conexiones para calentador
10.Arandela de presión
Sonda de dióxido de Circonio
Conexionado eléctrico (III)
•  La de CUATRO cables es igual que la de tres
pero el (-) de información hace masa a través
de un cable gris .
Señal a
UCE
Resisten.
Calefac.
(-) Gris
(+) Negro
(+) Blanco
(-) Blanco
Ciclo cerrado
Concepto de funcionamiento
5-dióxido de circonio
11-Electrodo `positivo
12-electrodo negativo
13-capa protectora de cerámica
14-tubo de escape
15-gases de escape
16-aire atmosférico
U-tensión generada
λ>1
O2
Ti
800mV
Ciclo cerrado
O2
Ti
λ<1
100mV
Ciclo abierto:
Motor frío
Cut-Off
Plena Potencia
Aceleraciones
Deceleraciones
Sonda de
Dióxido de Titanio
(TiO2)
Sonda de
Dióxido de Titanio (TiO2) :
•  Entre 500 – 900º C varia su
resistencia eléctrica en base a la
diferencia de oxigeno entre el
exterior y el interior de la sonda.
•  Se le aplica una tensión conocida
(V ) y produce una caída de
tensión (c.d.t) proporcional al
índice λ de los gases de escape.
• 
En la practica, la medición la realiza la
Unidad Electrónica sobre una resistencia de
trabajo colocada en serie con la sonda, en el
punto de riqueza λ=1 tiene lugar un salto de
resistencia que es el que detecta la
electrónica de evaluación
•  Mezcla rica (λ = 0,9)
•  Mezcla pobre (λ = 1,1)
>3,85 V
<0,4 V
Sonda de dióxido de Titanio
Conexionado eléctrico
• 
• 
• 
• 
4-señal del sensor (negro)
2-alimentación del sensor (amarillo)
3- cable de alimentación calefacción (rojo)
1- cable de control de calefacción. (blanco)
Sonda de
Banda ancha
Sonda de Banda ancha
SONDA UNIVERSAL DE OXIGENO
Es un generador de tensión que presenta una respuesta casi
lineal para mezclas con un factor λ= 0,9 a 2,2 (11:1- 22:1)
Necesita estar calefactada.
-No presenta variaciones bruscas de
señal, para factores lambda
fluctuantes alrededor de 1 (Circonio o
Titanio)
-Emite una señal de salida
proporcional a la concentración de
oxígeno (Ip).
Sonda de Banda ancha (II) “situación”
•  La sonda de banda ancha se esta utilizando a la entrada
del catalizador, colocando una de Circonio a la salida, así
mismo, se muestra idónea para trabajar en los motores
de mezcla pobre con un factor lambda superior a 1,15.
Sonda de Banda ancha (III) “funcionamiento”
1-gases de escape
2-Tubo de escape
3-resistencia de caldeo
4-sistema electrónico de regulación
5-canal de referencia (aire atmosférico)
6-cámara de difusión
7-célula de medida (Dióxido de Circonio)
8-célula de bombeo de oxigeno
9-capa porosa protectora
10-orificio acceso gases
11-barrera porosa de difusión
- 
La finalidad es mantener una tensión de 450 mv (λ=1) en la célula de medida (7) (sonda de circonio),
- 
para ello es necesario conseguir un nivel de Oxigeno apropiado y constante entre la cámara de
difusión (6) (Oxigeno proveniente de los gases de escape) y el canal de referencia (5) (aire
atmosférico),
- 
esto se logra metiendo o sacando Oxigeno en la cámara (6) desde o hacia los gases de escape.
- 
La célula de bombeo de oxigeno (8) esta alimentada por un circuito electrónico que es capaz de
cambiar el sentido y la intensidad de la corriente que manda a la célula, en base a estos datos
(intensidad y polaridad) la UCE conoce exactamente la riqueza de la mezcla.
Explicación por pasos 19 enter
Sonda de Banda ancha (IV) “estrategia de regulación”
•  En serie con la célula de bombeo de oxigeno existe una resistencia (Us)
de medición en la que la c.d.t. es proporcional a la intensidad consumida
por la célula de bombeo de oxigeno, de esta manera se consigue una
imagen eléctrica de la proporción exacta de los gases de escape.
Mezcla pobre: La célula
de bombeo, bombea
oxigeno de la cámara de
difusión hacia los gases
de escape (corriente
de bombeo positiva)
(pulsar enter)
Mezcla rica: Se bombea
oxigeno de los gases de
escape hacia la cámara
de difusión (corriente de
bombeo negativa) (pulsa enter)
Sonda de Banda ancha (V) “conexiones”
• 
1- alimentación circuito electrónico 3V
• 
2 y 6- Señal de la sonda. Ralenti con
λ=1 (0v). Acelerando bruscamente (160
mv)
• 
3- Alimentación resistencia de caldeo
(12V)
• 
4-Tensión mando resistencia de caldeo.
Cuadrada de amplitud variable (dwell)
en función de la temperatura y carga
del motor.
• 
5- Alimentación bomba de oxigeno.
Tensión fija de 2,5 V.
El sentido de la corriente variara
en función de si es necesario
introducir o extraer Iones de oxigeno
de la cámara de difusión.
Hasta -7,5 mA mezcla rica y +7,5
mA si es pobre (amperímetro en pin 5)