Sensor de oxígeno para automóvil.
El sensor de oxígeno del automóvil es el sensor de retroalimentación clave en el sistema de control del motor EFI, y es la pieza clave para controlar las emisiones de escape del automóvil, reducir la contaminación ambiental del automóvil y mejorar la calidad de la combustión del combustible del motor del automóvil.
Existen dos tipos de sensores de oxígeno: de circonia y de dióxido de titanio.
El sensor de oxígeno utiliza elementos cerámicos sensibles para medir el potencial de oxígeno en diversos hornos de calentamiento o tubos de escape, calcula la concentración de oxígeno correspondiente mediante el principio de equilibrio químico, monitoriza y controla la relación aire-combustible de la combustión en el horno, garantiza la calidad del producto y el cumplimiento de las normas de emisiones de escape. Es ampliamente utilizado en todo tipo de combustión de carbón, petróleo, gas y otros sistemas de control de la atmósfera de hornos.
El sensor de oxígeno se utiliza para controlar electrónicamente el sistema de control de retroalimentación del dispositivo de inyección de combustible para detectar la concentración de oxígeno en los gases de escape y la densidad de la relación aire-combustible, para monitorear la combustión teórica de la relación aire-combustible (14,7:1) en el motor y para enviar señales de retroalimentación a la computadora.
Principio de funcionamiento
El sensor de oxígeno funciona de forma similar a una batería, donde el elemento zirconia actúa como electrolito. Su principio de funcionamiento básico es el siguiente: bajo ciertas condiciones (alta temperatura y catálisis con platino), la diferencia de concentración de oxígeno entre el interior y el exterior del óxido de halogenuros metálicos genera una diferencia de potencial. Cuanto mayor sea la diferencia de concentración, mayor será la diferencia de potencial. El contenido de oxígeno en la atmósfera es del 21%, mientras que los gases de escape tras una combustión concentrada prácticamente no contienen oxígeno. Los gases de escape generados tras la combustión de una mezcla diluida o los generados por la ausencia de fuego contienen más oxígeno, pero aún en una cantidad muy inferior a la del oxígeno atmosférico.
Bajo la catálisis de alta temperatura y platino, el oxígeno adherido al sensor de oxígeno se consume, generando una diferencia de voltaje. El voltaje de salida de la mezcla concentrada es cercano a 1 V, mientras que el de la mezcla diluida es cercano a 0 V. Según la señal de voltaje del sensor de oxígeno, se controla la relación aire-combustible para ajustar el ancho del pulso de inyección de combustible. Por lo tanto, el control electrónico del sensor de oxígeno es fundamental para la dosificación de combustible. El sensor de oxígeno solo puede funcionar correctamente a altas temperaturas (superiores a 300 °C) y generar voltaje. Su respuesta a los cambios en la mezcla es más rápida a unos 800 °C.
Consejos
El sensor de oxígeno de dióxido de circonio refleja el cambio en la concentración de la mezcla combustible mediante la variación del voltaje, mientras que el sensor de oxígeno de dióxido de titanio refleja dicho cambio mediante la variación de la resistencia. El sistema de control electrónico que utiliza el sensor de oxígeno de circonio no puede mantener la relación aire-combustible real cerca de la relación aire-combustible teórica cuando las condiciones de funcionamiento del motor se deterioran, mientras que el sensor de oxígeno de dióxido de titanio sí puede mantener dicha relación cerca de la relación aire-combustible teórica en esas mismas circunstancias.
El volumen de inyección (ancho del pulso de inyección) ajustado por la unidad de control en un corto período de tiempo según la señal del sensor de oxígeno se denomina corrección de combustible a corto plazo, y está controlada por el voltaje de salida del sensor de oxígeno.
La corrección de combustible a largo plazo es el valor determinado por la modificación de la estructura de datos operativos de la unidad de control en función del cambio del coeficiente de corrección de combustible a corto plazo.
Error común
Una vez que falla el sensor de oxígeno, la computadora del sistema de inyección electrónica de combustible no puede obtener información sobre la concentración de oxígeno en el tubo de escape, por lo que no puede controlar la relación aire-combustible. Esto aumentará el consumo de combustible del motor y la contaminación de los gases de escape, y el motor presentará inestabilidad en el ralentí, falta de encendido, fluctuaciones de velocidad y otros problemas. Por lo tanto, es necesario eliminar o reemplazar la pieza defectuosa de manera oportuna [1].
Error de envenenamiento
La intoxicación por plomo en el sensor es una avería frecuente y difícil de prevenir, sobre todo en vehículos que utilizan gasolina con plomo. Incluso un sensor nuevo puede durar solo unos pocos miles de kilómetros. Si la intoxicación es leve, llenar el depósito con gasolina sin plomo puede eliminar el plomo de la superficie del sensor y restablecer su funcionamiento normal. Sin embargo, debido a la alta temperatura de los gases de escape, el plomo suele penetrar en su interior, dificultando la difusión de iones de oxígeno y provocando que el sensor deje de funcionar correctamente. En ese caso, solo queda reemplazarlo.
Además, la intoxicación por silicio de los sensores de oxígeno es un problema frecuente. En general, la sílice generada tras la combustión de los compuestos de silicio presentes en la gasolina y el aceite lubricante, junto con el gas de silicona emitido por el uso inadecuado de juntas de sellado de caucho de silicona, provocan fallos en el sensor de oxígeno. Por ello, es fundamental utilizar combustible y aceite lubricante de buena calidad.
Al reparar, es necesario seleccionar e instalar correctamente las juntas de goma, no aplicar disolventes ni agentes antiadherentes distintos a los especificados por el fabricante en el sensor, etc. Debido a una combustión deficiente del motor, se forman depósitos de carbono en la superficie del sensor de oxígeno, o bien, aceite, polvo u otros sedimentos entran en el sensor, lo que dificulta o bloquea la entrada de aire externo al interior del sensor, provocando una desalineación de la señal de salida del sensor. La ECU no puede corregir la relación aire-combustible a tiempo. La formación de depósitos de carbono se manifiesta principalmente como un aumento en el consumo de combustible y un incremento significativo en la concentración de emisiones. En este caso, si se eliminan los sedimentos, el sensor volverá a funcionar con normalidad.
Agrietamiento de la cerámica
La cerámica del sensor de oxígeno es dura y frágil, y los golpes con objetos duros o las corrientes de aire fuertes pueden provocar que se rompa y falle. Por lo tanto, es necesario tener especial cuidado al detectar problemas y reemplazarlo a tiempo.
El cable del bloque está quemado.
El cable de resistencia del calentador se ha quemado. En el caso del sensor de oxígeno calefactado, si el cable de resistencia se quema, es difícil que el sensor alcance la temperatura de funcionamiento normal y pierde su funcionalidad.
Desconexión de línea
El circuito interno del sensor de oxígeno está desconectado.
Método de inspección
Comprobación de la resistencia del calentador
Desconecte el conector del sensor de oxígeno y mida la resistencia entre el polo calefactor y el polo de hierro en el terminal del sensor con un multímetro. El valor de resistencia debe estar entre 4 y 40 Ω (consulte las instrucciones del modelo específico). Si no cumple con el estándar, reemplace el sensor de oxígeno.
Medición del voltaje de retroalimentación
Para medir la tensión de retroalimentación del sensor de oxígeno, se debe desconectar el conector del sensor y, según el diagrama del circuito del modelo, conectar un cable delgado desde el terminal de salida de la tensión de retroalimentación del sensor al conector del sensor. La tensión de retroalimentación se puede medir desde el cable durante el funcionamiento del motor (en algunos modelos también se puede medir desde el conector de detección de fallas). Por ejemplo, en una serie de vehículos de Toyota, la tensión de retroalimentación del sensor de oxígeno se puede medir directamente desde los terminales OX1 u OX2 del conector de detección de fallas.
Al medir la tensión de retroalimentación del sensor de oxígeno, lo mejor es utilizar un multímetro de aguja con un rango bajo (normalmente 2 V) y alta impedancia (resistencia interna superior a 10 MΩ). Los métodos de detección específicos son los siguientes:
1. Ponga el motor en marcha hasta alcanzar la temperatura normal de funcionamiento (o hágalo funcionar a 2500 rpm durante 2 minutos después del arranque);
2. Conecte la punta negativa del limitador de voltaje del multímetro a E1 o al electrodo negativo de la batería en el conector de detección de fallas, y la punta positiva al conector OX1 o OX2 en el conector de detección de fallas, o al número | en el conector del arnés de cableado del sensor de oxígeno.
3. Deje que el motor siga funcionando a una velocidad de aproximadamente 2500 r/min y compruebe si la aguja del voltímetro oscila entre 0 y 1 V. Registre el número de oscilaciones de la aguja del voltímetro en 10 s. En circunstancias normales, con el avance del control de retroalimentación, el voltaje de retroalimentación del sensor de oxígeno cambiará constantemente por encima y por debajo de 0,45 V, y el voltaje de retroalimentación debería cambiar al menos 8 veces en 10 s.
Si el valor es inferior a 8, significa que el sensor de oxígeno o el sistema de control de retroalimentación no funcionan correctamente, posiblemente debido a la acumulación de carbonilla en la superficie del sensor, lo que reduce su sensibilidad. Para solucionar esto, se debe hacer funcionar el motor a 2500 rpm durante unos 2 minutos para eliminar los depósitos de carbonilla de la superficie del sensor de oxígeno y, a continuación, comprobar el voltaje de retroalimentación. Si la aguja del voltímetro sigue moviéndose lentamente después de eliminar la carbonilla, indica que el sensor de oxígeno está dañado o que el circuito de control de retroalimentación de la computadora está defectuoso.
4. Inspección del color y la apariencia del sensor de oxígeno.
Retire el sensor de oxígeno del tubo de escape y compruebe si el orificio de ventilación de la carcasa del sensor está obstruido y si el núcleo cerámico está dañado. Si está dañado, sustituya el sensor de oxígeno.
Las fallas también pueden detectarse observando el color de la parte superior del sensor de oxígeno:
1. Parte superior gris claro: este es el color normal del sensor de oxígeno;
2. Parte superior blanca: debido a la contaminación por silicio, el sensor de oxígeno debe reemplazarse en este momento;
3, parte superior marrón (como se muestra en la Figura 1): causada por contaminación por plomo, si es grave, también se debe reemplazar el sensor de oxígeno;
(4) Tapa negra: causada por la acumulación de carbono, después de eliminar la falla de acumulación de carbono del motor, la acumulación de carbono en el sensor de oxígeno generalmente se puede eliminar automáticamente.
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