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os sistemas computadorizados de controle de motores de hoje dependem de entradas de uma variedade de sensores para regular o desempenho do motor, Emissões e outras funções importantes. Os sensores devem fornecer informações precisas caso contrário, problemas de acionabilidade, aumento do consumo de combustível e falhas de emissões podem resultar.um dos principais sensores deste sistema é o sensor de oxigénio. É muitas vezes referido como o sensor “O2” porque o O2 é a fórmula química para oxigênio (átomos de oxigênio sempre viajam em pares, nunca sozinhos).,o primeiro sensor de O2 foi introduzido em 1976 em um Volvo 240. Os veículos da Califórnia foram os próximos em 1980, quando as regras de emissão da Califórnia exigiam menos emissões. As leis federais de emissão tornaram os sensores de O2 virtualmente obrigatórios em todos os carros e caminhões leves construídos desde 1981. E agora que os regulamentos OBD-II estão aqui (1996 e novos veículos), muitos veículos estão agora equipados com múltiplos sensores O2, alguns até quatro!
O sensor de O2 é montado no colector de escape para monitorizar a quantidade de oxigénio não queimado existente nos gases de escape à medida que os gases de escape saem do motor., Monitorizar os níveis de oxigénio nos gases de escape é uma forma de medir a mistura de combustível. Ele diz ao computador se a mistura de combustível está queimando Rica (menos oxigênio) ou magra (mais oxigênio).muitos factores podem afectar a riqueza relativa ou a suavidade da mistura de combustível, incluindo a temperatura do ar, a temperatura do fluido de arrefecimento do motor, a pressão barométrica, a posição do acelerador, o fluxo de ar e a carga do motor. Há outros sensores para monitorar esses fatores, também, mas o sensor de O2 é o monitor mestre para o que está acontecendo com a mistura de combustível., Consequentemente, qualquer problema com o sensor de O2 pode jogar todo o sistema fora de controle.
Loops
o computador usa a entrada do sensor de oxigênio para regular a mistura de combustível, que é referido como o circuito de controle de retroalimentação do combustível.”The computer takes its cues from the O2 sensor and responds by changing the fuel mixture. Isto produz uma mudança correspondente na leitura do sensor O2. Isto é referido como Operação de” ciclo fechado ” porque o computador está usando a entrada do sensor O2 para regular a mistura de combustível., O resultado é um flip-flop constante para trás e para a frente de ricos para magros, o que permite que o catalisador para operar no pico de eficiência, mantendo a mistura média geral de combustível em equilíbrio adequado para minimizar as emissões. É uma armadilha complicada, mas funciona.
Quando nenhum sinal é recebido do sensor O2, como é o caso quando um motor frio é iniciado pela primeira vez (ou o sensor 02 falha), o computador pede uma mistura de combustível fixo (imutável) Rica. Isto é referido como Operação de” circuito aberto ” porque nenhuma entrada é usada a partir do sensor O2 para regular a mistura de combustível., Se o motor não entrar em loop fechado quando o sensor O2 atinge a temperatura de operação, ou cai fora de loop fechado porque o sinal do sensor O2 é perdido, o motor vai correr muito rico, causando um aumento no consumo de combustível e emissões. Um sensor de refrigerante ruim também pode impedir o sistema de entrar em circuito fechado, porque o computador também considera a temperatura do fluido de arrefecimento do motor ao decidir se deve ou não entrar em circuito fechado.o sensor O2 funciona como um gerador miniatura e produz a sua própria tensão quando aquece., Dentro da cobertura ventada na extremidade do sensor que prende no colector de escape está uma ampola de cerâmica de zircónio. A ampola é revestida no exterior com uma camada porosa de platina. Dentro da lâmpada estão duas tiras de platina que servem como eletrodos ou contatos.
a parte exterior da ampola é exposta aos gases quentes nos gases de escape, enquanto o interior da ampola é ventilado internamente através do corpo do sensor até à atmosfera exterior., Sensores de oxigênio de estilo mais antigos realmente têm um pequeno buraco na concha do corpo para que o ar possa entrar no sensor, mas novos sensores de O2 de estilo “respirar” através de seus conectores de fio e não têm nenhum buraco de ventilação. É difícil de acreditar, mas a pequena quantidade de espaço entre o isolamento e o fio fornece espaço suficiente para o ar Se infiltrar no sensor (por esta razão, grease nunca deve ser usado em conectores de sensores O2, porque ele pode bloquear o fluxo de ar)., A ventilação do sensor através dos fios, em vez de um buraco no corpo, reduz o risco de sujidade ou contaminação da água que poderia sujar o sensor por dentro e fazer com que ele falhe. A diferença nos níveis de oxigénio entre os gases de escape e o ar exterior no interior do sensor faz com que a tensão flua através da ampola de cerâmica. Quanto maior a diferença, maior a leitura de voltagem.
um sensor de oxigênio normalmente gera até cerca de 0,9 volts quando a mistura de combustível é rica e há pouco oxigênio não queimado no Escape., Quando a mistura é magra, a tensão de saída do sensor cairá para cerca de 0,1 volts. Quando a mistura ar/combustível estiver equilibrada ou no ponto de equilíbrio de cerca de 14,7 a 1, o sensor irá ler cerca de 0,45 volts.quando o computador recebe um sinal rico (alta tensão) do sensor O2, ele inclina a mistura de combustível para reduzir a leitura do sensor. Quando a leitura do sensor O2 vai lean (baixa tensão), o computador reverte novamente fazendo a mistura de combustível ficar rica. Esta inversão constante para trás e para a frente da mistura de combustível ocorre com diferentes velocidades, dependendo do sistema de combustível., A taxa de transição é mais lenta em motores com carburadores de feedback, tipicamente uma vez por segundo a 2500 rpm. Os motores com injeção de corpo de aceleração são um pouco mais rápidos (2 a 3 vezes por segundo a 2500 rpm), enquanto os motores com injeção multiport são os mais rápidos (5 a 7 vezes por segundo a 2500 rpm).
O sensor de oxigénio deve estar quente (cerca de 600 graus ou mais) antes de começar a gerar um sinal de tensão, por isso muitos sensores de oxigénio têm um pequeno elemento de aquecimento no interior para ajudá-los a atingir a temperatura de funcionamento mais rapidamente., O elemento de aquecimento também pode impedir o sensor de se resfriar muito durante a marcha lenta SEM carga prolongada, o que faria com que o sistema revertesse para o circuito aberto.os sensores de O2 aquecidos são usados principalmente em veículos mais novos e geralmente têm 3 ou 4 fios. Os sensores de O2 de fio simples mais antigos não têm aquecedores. Ao substituir um sensor de O2, certifique-se de que é do mesmo tipo que o original (aquecido ou não aquecido). A New Role for O2 Sensors with OBDII
Starting with a few vehicles in 1994 and 1995, and all 1996 and newer vehicles, the number of oxygen sensors per engine has double., Um segundo sensor de oxigênio é agora usado a jusante do catalisador para monitorar a eficiência operacional do conversor. Em motores V6 ou V8 com escapes duplos, isto significa que podem ser utilizados até quatro sensores O2 (um para cada banco de cilindros e um após cada conversor).o sistema OBDII foi concebido para monitorizar o desempenho do motor em termos de emissões. Isto inclui manter um olho em tudo o que possa causar o aumento das emissões., O sistema OBDII compara as leituras do nível de oxigénio dos sensores O2 antes e depois do conversor para ver se o conversor está a reduzir os poluentes nos gases de escape. Se ele vê pouca ou nenhuma mudança nas leituras do nível de oxigênio, significa que o Conversor não está funcionando corretamente. Isto fará com que a luz indicadora de anomalias (MIL) venha. os sensores de O2 são incrivelmente robustos considerando o ambiente operacional em que vivem. Mas os sensores de O2 esgotam-se e eventualmente têm de ser substituídos., O desempenho do sensor O2 tende a diminuir com a idade à medida que os contaminantes se acumulam na ponta do sensor e reduzem gradualmente a sua capacidade de produzir tensão. Este tipo de deterioração pode ser causada por uma variedade de substâncias que encontram o seu caminho para o escape, tais como chumbo, silicone, enxofre, cinzas de óleo e até mesmo alguns aditivos de combustível. O sensor também pode ser danificado por fatores ambientais, como água, salpicos de estrada, óleo e sujeira.à medida que o sensor envelhece e se torna lento, o tempo que leva para reagir a mudanças na mistura ar/combustível diminui, o que faz com que as emissões subam., Isso acontece porque o flip-flopping da mistura de combustível é abrandado, o que reduz a eficiência do conversor. O efeito é mais perceptível nos motores com injecção de combustível multiplicador (IFM) do que a carburação electrónica ou a injecção de corpo de acelerador, porque o rácio de combustível muda muito mais rapidamente nas aplicações das IFM. Se o sensor morrer completamente, o resultado pode ser uma mistura de combustível fixa e rica. O padrão na maioria das aplicações de injeção de combustível é de médio alcance após três minutos. Isso causa um grande salto no consumo de combustível, bem como as emissões., E se o Conversor sobreaquece por causa da mistura rica, ele pode sofrer danos. Um estudo da EPA descobriu que 70% dos veículos que falharam em um teste de emissões I/M 240 precisavam de um novo sensor O2.
a única maneira de saber se o sensor O2 está a fazer o seu trabalho é inspecioná-lo regularmente. É por isso que alguns veículos (principalmente importações) têm uma luz lembrete de manutenção do sensor. Uma boa altura para verificar o sensor é quando as velas de ignição são mudadas.
pode ler a saída do sensor O2 com uma ferramenta de varredura ou voltímetro digital, mas as transições são difíceis de ver porque os números saltam tanto., Aqui é onde um scantool baseado em PC como o AutoTap realmente brilha. Você pode usar as características de graphing para assistir as transições da tensão dos sensores O2. O software irá exibir a saída de tensão do sensor como uma linha ondulada que mostra tanto a sua amplitude (tensão mínima e máxima) como a sua frequência (taxa de transição de rica para magra).
um bom sensor De O2 deve produzir uma forma de onda oscilante em marcha lenta SEM carga que faça transições de tensão de perto do mínimo (0,1 v) para perto do máximo (0,9 v)., Fazer com que a mistura de combustível enriqueça artificialmente, alimentando o propano no colector de admissão, deve fazer com que o sensor responda quase imediatamente (dentro de 100 milissegundos) e atinja a saída máxima (0,9 v). Criar uma mistura magra abrindo uma linha de vácuo deve fazer com que a saída do sensor caia para o seu valor mínimo (0,1 v). Se o sensor não rodar para trás e para a frente com rapidez suficiente, pode indicar a necessidade de substituição.se o circuito do sensor O2 abrir, curto ou sair do intervalo, pode definir um código de anomalia e iluminar o motor de verificação ou a luz indicadora de anomalias., Se o diagnóstico adicional revelar que o sensor está defeituoso, a substituição é necessária. Mas muitos sensores de O2 que estão mal degradados continuam a funcionar bem o suficiente para não definir um código de falha-mas não o suficiente para evitar um aumento nas emissões e no consumo de combustível. Por conseguinte, a ausência de um código de anomalia ou de uma lâmpada de aviso não significa que o sensor O2 esteja a funcionar correctamente.qualquer sensor de O2 defeituoso, obviamente, precisa de ser substituído. Mas também pode haver benefícios em substituir periodicamente o sensor O2 para manutenção preventiva., Substituir um sensor de envelhecimento O2 que se tornou lento pode restaurar a eficiência de pico de combustível, minimizar as emissões de escape e prolongar a vida útil do conversor.
unheated 1 or 2 wire O2 sensors on 1976 through early 1990s vehicles can be replaced every 30,000 to 50,000 miles. Os sensores aquecidos de O2 de 3 e 4 fios em meados dos anos 80 até meados dos anos 90 podem ser alterados a cada 60.000 milhas. Em veículos equipados com OBDII (1996 & up), recomenda-se um intervalo de substituição de 100.000 milhas.