SENSOR DE OXIGENO

Anderson Ayala Estudiante de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE extensin Latacunga Quijano y Ordoez y Mrquez de Maenza S/N Latacunga-Ecuador Email: ander_dhm@hotmail.com

Resumen . I. INTRODUCCION En la actualidad debido a la rigidez de las normas medioambientales vigentes en todo el mundo. Los fabricantes desarrollan continuamente componentes cada vez ms complejos e importantes en el funcionamiento del motor; elementos que ayudan a una mejor combustin y por ende una menor contaminacin del medio Ambiente. La cantidad de elementos elctricos implementados por los fabricantes en los vehculos, conllevan un gran desarrollo pero al mismo tiempo incrementan la complejidad de los sistemas del vehculo. Sin lugar a duda uno de los elementos ms importantes en cuanto a reduccin de

contaminacin se refiere es el Sensor de Oxigeno; el cual determina la cantidad de Oxigeno presente en los gases de escape, con lo cual determina estados de mezcla rica o mezcla pobre, sino que tambin incrementa la eficiencia del motor al generar seales enviadas a la ECU la cual se encarga de establecer las condiciones para una mezcla ideal. Ubicacin, sensores. composicin y tipos de

El sensor est ubicado prximo a la culata del motor en el colector de escape, monitorea el contenido de oxgeno en el escape como se puede observar en la Figura 1.
Es un elemento de Bixido de zirconio y Bixido de titanio posicionado entre dos placas de platino que cumplen las funciones de electrodos; el electrodo interno est en

Fuente: Beto Booster Sensores de Oxigeno Figura 1 (ubicacin del sensor de Oxigeno)

contacto con el oxgeno atmosfrico exento de gases de escape y el electrodo externo est en contacto con los gases de escape

Operacin sensor. Cuando se produce la combustin se genera cierta cantidad de oxgeno remanente la cual estar cambiando siempre que el motor est funcionando. Pues son precisamente esas variaciones en la concentracin de oxgeno en los gases de escape las que el sensor de oxgeno se encarga de monitorear. Cuando el contenido de oxgeno en los gases de escape es alto, el sensor de oxigeno produce un bajo voltaje. Por el contrario, cuando el contenido de oxgeno en los gases de escape es bajo, el sensor produce un voltaje alto. Dependiendo del contenido de oxgeno en los gases de escape, la PCM puede determinar la composicin de aire/combustible que est ingresando a los cilindros; si la mezcla resulta ser "pobre" produce un voltaje bajo, la PCM se encarga de "enriquecer" la mezcla, Si por el contrario, la mezcla resulta ser "rica la cual produce una seal de voltaje alto, entonces la PCM se encargar de "empobrecer" la mezcla. Estos ajustes se estn realizando de 30 a 40 veces por minuto con una escale desde 0-1 v y una resistencia de 1 a 15 Ohm como lo podemos ver en la Figura2.

Existen diferentes tipos de sensores de oxgeno, los cuales los podemos clasificar por: Composicin Bixido de Zirconio Bixido de Titanio

Rango de funcionamiento Sensor de Oxgeno de Rango Angosto, que es el estilo ms antiguo, simplemente llamado sensor de oxgeno. Sensor de Oxgeno de Amplio Rango, que el tipo ms novedoso, y que en el mercado se le conoce como Sensor de Ratio Aire/Combustible (Sensor A/F o Air/Fuel Ratio) oxigeno convencional

Sensor de (Zirconio)

El elemento de zirconio tiene un lado expuesto a la corriente de gases de escape y el otro lado est expuesto al aire de la atmsfera. Cada lado tiene un electrodo de platino adherido al elemento de dixido de zirconio.

Los electrodos de platino conducen el voltaje generado en el elemento de zirconio. La contaminacin o la corrosin de los electrodos de platino de los elementos de zirconio reducirn la seal de voltaje de salida hacia la PCM.

Una "mezcla rica" consume casi todo el oxgeno, entonces la seal de voltaje ser "alta", en el rango de 0.6 - 1.0 Volts. Una "mezcla pobre" tiene ms oxgeno disponible luego de que ocurre la combustin, por lo que la seal de voltaje ser

"baja", en el rango de 0.1 - 0.4 Volts.

Cuando el motor est funcionando en una mezcla estequiometria, la seal del sensor de oxigeno es de 0.45 v.

ralent como en altas RPM's, el sensor de oxigeno tiene una resistencia calefactora en su interior. Este calefactor es controlado por a PCM Sensor de Ratio Aire/Combustible. La ventaja de emplear sensor A/F es que la PCM puede medir de una forma mucho ms exacta la cantidad de combustible que ha de inyectarse, con lo cual se reduce el consumo de combustible. Para lograr esto el sensor A/F: Opera a una temperatura de 650 Grados Centgrados, mucho ms caliente que un sensor de oxgeno tradicional que opera ms o menos a 400 Grados Centgrados. Modifica su amperaje de salida a la PCM en relacin a la cantidad de oxgeno presente en la corriente de gases de escape.

Fuente: Bosch Figura 2 (grafica caracterstica del sensor de oxigeno)

Operacin del sensor. El sensor A/F est diseado de tal manera que en la "zona de estequiometria", no hay flujo de corriente elctrica y el voltaje de salida en el circuito de deteccin es de 3.3 Volts. Una mezcla rica, produce un flujo negativo de corriente elctrica. Entonces, el circuito de deteccin en la PCM producir un voltaje por debajo de 3.3 Volts. Por otro lado, una mezcla pobre, la cual tiene ms oxgeno en la corriente de gases de escape, produce un flujo de corriente positivo. En este caso el circuito de deteccin en la PCM ahora producir una seal de
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Influencia de temperatura en de funcionamiento Cuando es sensor de Oxigeno esta frio se comporta como una resistencia elctrica hasta que alcanza su temperatura ideal. Cuando llega a la temperatura de operacin, el sensor el sensor se comporta como una batera. El sensor de oxigeno solo generara una seal exacta cuando hay alcanzado una temperatura mnima de 400 Grados Centgrados. Para que el sensor se caliente rpidamente y se mantenga caliente tanto en

voltaje por encima de 3.3 Volts.

elemento de titanio.

Fuente: Beto Booster Sensores de Oxigeno Figura 3 (circuito detector del sensor A/F)

Si el resultado muestra que el voltaje en la terminal Ox es mayor que 0.45 Volts, es decir, que la resistencia del sensor de oxgeno sea baja, la PCM juzgar que la mezcla de aire/combustible es rica. Si por el contrario, el voltaje medido en esa terminal fuera menor que 0.45 Volts, es decir, que la resistencia del sensor sea alta, juzgar que la mezcla aire/combustible es pobre.

Sensor de oxigeno con centro de titanio. Composicin Este sensor de oxgeno consiste de un elemento semiconductor hecho de dixido de titanio TiO2, que al igual que el Dixido de Zirconio, ZRO2 es un material cermico. Este sensor usa una pelcula gruesa del elemento de titanio formado en el frente de un substrato laminado para detectar la concentracin de oxgeno en el gas de escape. Operacin Las propiedades del titanio son tales que la resistencia cambia de acuerdo a la concentracin de oxgeno en los gases de escape. Esta resistencia cambia abruptamente en el lmite entre una proporcin aire/combustible terica pobre a rica, como se ve en la grfica anterior. La resistencia del titanio tambin cambia mucho en respuesta a cambios de temperatura. Por ello un elemento calefactor est integrado en el substrato laminado para mantener constante a la temperatura del
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Fuente: Beto Booster sensores de oxgeno Figura 4 (circuito de titanio)

Sntomas de falla. 1.- Prende la luz "check engine" y graba nmero de falla. 2.- Motor tarda en arrancar. 3.- Motor gasta mucha gasolina. 4.- Motor echa humo negro. 5.- Motor se jalonea. 6.- Motor no tiene potencia. 7.- Motor se ahoga. 8.- Motor errtico en marcha mnima. La comprobacin de la falla de este sensor se la puede determinar mediante el osciloscopio, en el cual debemos fijarnos en

las grficas anormales durante el anlisis como lo podemos ver en la figura 4.

nicamente con la generacin de mayor voltaje. III. FUENTES BIBLIOGRAFICAS

[1] Sensores de Oxigeno, Beto Booster, disponible en: http://www.automecanico.com/auto2027/bboo ster12.pdf [2] Sistema de inyeccin electrnica BOSCH, disponible en: http://www.slideshare.net/jolupeco/sistemasde-inyeccin-electronica-mediciones-desensores-y-actuadores-en-automoviles [3] Danilo Z, Oscar V (2011). Protocolo de pruebas para diagnstico de la computadora.
Fuente: Beto Booster Sensores de Oxigeno Figura 5 (seales anormales del sensor de oxigeno)

BIOGRAFIA Anderson Ayala. Naci en Tulcn provincia del Carchi en Ecuador. Estudiante de Ingeniera Automotriz en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE extensin Latacunga. Mantenimiento automotriz, integrante del equipo de competicin FESPE.

II.

CONCLUCIONES

El mal funcionamiento de este sensor desemboca en problemas relacionados con contaminacin y vehculo inestable; todo esto debido que este sensor provee la informacin necesaria para que se produzca la regulacin de combustible en una mezcla estequiometria. Existen sensores de Oxigeno que no solamente varan la generacin de voltaje en funcin de cantidad de oxgeno, sino que tambin existen sensores que varan la resistencia que poseen en funcin a las variaciones de oxgeno. La diferencia visible entre los sensores de oxigeno convencionales y los de pulso ancho es nicamente el nivel de presicion que podemos obtener en los de pulso ancho,
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