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Los sistemas computarizados de control del motor de hoy en día se basan en las entradas de una variedad de sensores para regular el rendimiento del motor, las emisiones y otras funciones importantes. Los sensores deben proporcionar información precisa, de lo contrario se pueden producir problemas de conducción, un mayor consumo de combustible y fallas en las emisiones.

Uno de los sensores clave en este sistema es el sensor de oxígeno. A menudo se le conoce como el sensor «O2» porque el O2 es la fórmula química del oxígeno (los átomos de oxígeno siempre viajan en pares, nunca solos).,

el primer sensor de O2 se introdujo en 1976 en un Volvo 240. Los vehículos de California fueron los siguientes en 1980, cuando las normas de emisiones de California requerían emisiones más bajas. Las leyes federales de emisiones hicieron que los sensores de O2 fueran prácticamente obligatorios en todos los automóviles y camiones ligeros construidos desde 1981. Y ahora que las regulaciones OBD-II están aquí (1996 y vehículos más nuevos), muchos vehículos ahora están equipados con múltiples sensores de O2, ¡algunos hasta cuatro!

el sensor de O2 está montado en el colector de escape para controlar la cantidad de oxígeno sin quemar que hay en el escape a medida que el escape sale del motor., El monitoreo de los niveles de oxígeno en el escape es una forma de medir la mezcla de combustible. Le dice a la computadora si la mezcla de combustible está ardiendo Rica (menos oxígeno) o magra (más oxígeno).

muchos factores pueden afectar la riqueza relativa o la esbeltez de la mezcla de combustible, incluida la temperatura del aire, la temperatura del refrigerante del motor, la presión barométrica, la posición del acelerador, el flujo de aire y la carga del motor. Hay otros sensores para monitorear estos factores, también, pero el sensor de O2 es el monitor maestro de lo que está sucediendo con la mezcla de combustible., En consecuencia, cualquier problema con el sensor de O2 puede desbaratar todo el sistema.

bucles

la computadora utiliza la entrada del sensor de oxígeno para regular la mezcla de combustible, que se conoce como el bucle de control de retroalimentación de combustible.»La computadora toma sus señales del sensor de O2 y responde cambiando la mezcla de combustible. Esto produce un cambio correspondiente en la lectura del sensor de O2. Esto se conoce como operación de «bucle cerrado» porque la computadora está utilizando la entrada del sensor de O2 para regular la mezcla de combustible., El resultado es un flip-flop constante hacia adelante y hacia atrás de rico a magro que permite que el convertidor catalítico funcione con la máxima eficiencia mientras mantiene la mezcla de combustible total promedio en el equilibrio adecuado para minimizar las emisiones. Es una configuración complicada, pero funciona.

cuando no se recibe ninguna señal del sensor de O2, como es el caso cuando un motor frío se inicia por primera vez (o el sensor 02 falla), la computadora ordena una mezcla de combustible Rica fija (inmutable). Esto se conoce como operación de «bucle abierto» porque no se utiliza ninguna entrada del sensor de O2 para regular la mezcla de combustible., Si el motor no entra en circuito cerrado cuando el sensor de O2 alcanza la temperatura de funcionamiento, o cae fuera del circuito cerrado porque se pierde la señal del sensor de O2, el motor funcionará demasiado rico causando un aumento en el consumo de combustible y las emisiones. Un sensor de refrigerante malo también puede evitar que el sistema entre en circuito cerrado porque la computadora también considera la temperatura del refrigerante del motor al decidir si entra o no en circuito cerrado.

cómo funciona

el sensor de O2 funciona como un generador en miniatura y produce su propio voltaje cuando se calienta., Dentro de la cubierta ventilada en el extremo del sensor que se atornilla en el colector de escape hay una bombilla de cerámica de circonio. La bombilla está recubierta en el exterior con una capa porosa de platino. Dentro de la bombilla hay dos tiras de platino que sirven como electrodos o contactos.

el exterior de la bombilla está expuesto a los gases calientes en el escape, mientras que el interior de la bombilla se ventila internamente a través del cuerpo del sensor a la atmósfera exterior., Los sensores de oxígeno de estilo más antiguo en realidad tienen un pequeño orificio en la carcasa del cuerpo para que el aire pueda ingresar al sensor, pero los sensores de O2 de estilo más nuevo «respiran» a través de sus conectores de cable y no tienen orificio de ventilación. Es difícil de creer, pero la pequeña cantidad de espacio entre el aislamiento y el cable proporciona suficiente espacio para que el aire se filtre en el sensor (por esta razón, la grasa nunca debe usarse en los conectores del sensor de O2 porque puede bloquear el flujo de aire)., Ventilar el sensor a través de los cables en lugar de con un agujero en el cuerpo reduce el riesgo de suciedad o contaminación del agua que podría ensuciar el sensor desde el interior y hacer que falle. La diferencia en los niveles de oxígeno entre el escape y el aire exterior dentro del sensor hace que el voltaje fluya a través de la bombilla de cerámica. Cuanto mayor sea la diferencia, mayor será la lectura de voltaje.

un sensor de oxígeno normalmente generará hasta aproximadamente 0,9 voltios cuando la mezcla de combustible es rica y hay poco oxígeno sin quemar en el escape., Cuando la mezcla es magra, el voltaje de salida del sensor caerá hasta aproximadamente 0.1 voltios. Cuando la mezcla de aire/combustible está equilibrada o en el punto de equilibrio de aproximadamente 14.7 a 1, el sensor leerá alrededor de 0.45 voltios.

Cuando la computadora recibe una señal rica (alto voltaje) del sensor de O2, se inclina la mezcla de combustible para reducir la lectura del sensor. Cuando la lectura del sensor de O2 se vuelve magra (bajo voltaje), la computadora se invierte nuevamente haciendo que la mezcla de combustible se vuelva Rica. Este constante flip-flop de ida y vuelta de la mezcla de combustible se produce con diferentes velocidades dependiendo del sistema de combustible., La velocidad de transición es más lenta en motores con carburadores de retroalimentación, típicamente una vez por segundo a 2500 rpm. Los motores con inyección del cuerpo del acelerador son algo más rápidos (2 a 3 veces por segundo a 2500 rpm), mientras que los motores con inyección multipuerto son los más rápidos (5 a 7 veces por segundo a 2500 rpm).

El sensor de oxígeno debe estar caliente (aproximadamente 600 grados o más) antes de que comience a generar una señal de voltaje, por lo que muchos sensores de oxígeno tienen un pequeño elemento de calentamiento dentro para ayudarlos a alcanzar la temperatura de funcionamiento más rápidamente., El elemento de calentamiento también puede evitar que el sensor se enfríe demasiado durante el ralentí prolongado, lo que haría que el sistema vuelva a abrir el bucle.

Los sensores de O2 calentados se utilizan principalmente en vehículos más nuevos y generalmente tienen 3 o 4 cables. Los sensores de O2 de un solo cable más antiguos no tienen calentadores. Cuando reemplace un sensor de O2, asegúrese de que sea del mismo tipo que el original (con o sin calefacción).

un nuevo papel para los sensores de O2 con OBDII

comenzando con algunos vehículos en 1994 y 1995, y todos los vehículos de 1996 y más nuevos, el número de sensores de oxígeno por motor se ha duplicado., Un segundo sensor de oxígeno se utiliza ahora aguas abajo del convertidor catalítico para controlar la eficiencia operativa del convertidor. En motores V6 o V8 con escapes dobles, esto significa que se pueden usar hasta cuatro sensores de O2 (uno para cada banco de cilindros y uno después de cada convertidor).

el sistema OBDII está diseñado para monitorear el rendimiento de las emisiones del motor. Esto incluye mantener un ojo en cualquier cosa que pueda causar un aumento de las emisiones., El sistema OBDII compara las lecturas del nivel de oxígeno de los sensores de O2 antes y después del convertidor para ver si el convertidor está reduciendo los contaminantes en el escape. Si ve poco o ningún cambio en las lecturas del nivel de oxígeno, significa que el convertidor no funciona correctamente. Esto hará que la lámpara indicadora de mal funcionamiento (MIL) se encienda.

Diagnóstico Del Sensor

Los sensores de O2 son increíblemente resistentes teniendo en cuenta el entorno operativo en el que viven. Pero los sensores de O2 se desgastan y eventualmente tienen que ser reemplazados., El rendimiento del sensor de O2 tiende a disminuir con la edad a medida que los contaminantes se acumulan en la punta del sensor y reducen gradualmente su capacidad de producir voltaje. Este tipo de deterioro puede ser causado por una variedad de sustancias que encuentran su camino en el escape, como plomo, silicona, azufre, ceniza de aceite e incluso algunos aditivos de combustible. El sensor también puede dañarse por factores ambientales como el agua, las salpicaduras de la sal de la carretera, el aceite y la suciedad.

a medida que el sensor envejece y se vuelve lento, el tiempo que tarda en reaccionar a los cambios en la mezcla de aire/combustible se ralentiza, lo que hace que las emisiones aumenten., Esto sucede porque el flip-flop de la mezcla de combustible se ralentiza, lo que reduce la eficiencia del convertidor. El efecto es más notable en los motores con inyección de combustible multipuerto (MFI) que la carburación electrónica o la inyección del cuerpo del acelerador porque la relación de combustible cambia mucho más rápidamente en las aplicaciones de MFI. Si el sensor muere por completo, el resultado puede ser una mezcla fija y rica de combustible. El valor predeterminado en la mayoría de las aplicaciones de inyección de combustible es de rango medio después de tres minutos. Esto provoca un gran salto en el consumo de combustible, así como en las emisiones., Y si el convertidor se sobrecalienta debido a la rica mezcla, puede sufrir daños. Un estudio de la EPA encontró que el 70% de los vehículos que fallaron una prueba de emisiones I/m 240 necesitaban un nuevo sensor de O2.

la única manera de saber si el sensor de O2 está haciendo su trabajo es inspeccionarlo regularmente. Es por eso que algunos vehículos (en su mayoría importados) tienen una luz de recordatorio de mantenimiento del sensor. Un buen momento para comprobar el sensor es cuando se cambian las bujías.

Puede leer la salida del sensor de O2 con una herramienta de escaneo o voltímetro digital, pero las transiciones son difíciles de ver porque los números saltan mucho., Aquí es donde un scantool basado en PC como AutoTap realmente brilla. Puede utilizar las funciones gráficas para ver las transiciones del voltaje de los sensores de O2. El software mostrará la salida de voltaje del sensor como una línea ondulada que muestra tanto su amplitud (voltaje mínimo y máximo) como su frecuencia (velocidad de transición de rica a magra).

un buen sensor de O2 debe producir una forma de onda oscilante en ralentí que hace transiciones de voltaje de casi mínimo (0.1 v) a casi máximo (0.9 v)., Hacer que la mezcla de combustible sea artificialmente Rica mediante la alimentación de propano en el colector de admisión debe hacer que el sensor responda casi inmediatamente (dentro de 100 milisegundos) y alcance la salida máxima (0.9 v). La creación de una mezcla magra mediante la apertura de una línea de vacío debe hacer que la salida del sensor caiga a su valor mínimo (0,1 v). Si el sensor no se voltea hacia adelante y hacia atrás lo suficientemente rápido, puede indicar una necesidad de reemplazo.

si el circuito del sensor de O2 se abre, corta o sale de rango, puede establecer un código de falla e iluminar el motor de verificación o la lámpara indicadora de mal funcionamiento., Si un diagnóstico adicional revela que el sensor está defectuoso, se requiere un reemplazo. Pero muchos sensores de O2 que están muy degradados continúan funcionando lo suficientemente bien como para no establecer un código de falla, pero no lo suficientemente bien como para evitar un aumento en las emisiones y el consumo de combustible. Por lo tanto, la ausencia de un código de falla o una lámpara de advertencia no significa que el sensor de O2 esté funcionando correctamente.

Reemplazo Del Sensor

cualquier sensor de O2 que esté defectuoso obviamente debe ser reemplazado. Pero también puede haber beneficios al reemplazar el sensor de O2 periódicamente para el mantenimiento preventivo., Reemplazar un sensor de O2 envejecido que se ha vuelto lento puede restaurar la eficiencia máxima del combustible, minimizar las emisiones de escape y prolongar la vida útil del convertidor.

Los sensores de O2 de alambre de 1 o 2 cables sin calentar en los vehículos de 1976 a principios de la década de 1990 se pueden reemplazar cada 30,000 a 50,000 millas. Los sensores de O2 calentados de 3 y 4 hilos en aplicaciones de mediados de la década de 1980 a mediados de la década de 1990 se pueden cambiar cada 60,000 millas. En los vehículos equipados OBDII (1996 & up), se recomienda un intervalo de reemplazo de 100,000 millas.