SENSOR DE OXIGENODocente:

Ing. Wilmer Contreras Nombre:

Carlos Sanango

INTRODUCCION El sensor de oxígeno determina la composición de los gases de

escape, enviando una señal a la computadora para que realice los ajustes necesarios y se obtenga la relación óptima de aire-combustible.

Un sensor de oxigeno es como una pila galvánica que genera un voltaje.

Este voltaje se da gracias a las características que dan la interacción del oxigeno con los diferentes componentes del sensor, según el tipo de sensor que se utilice.

Ubicación del sensor de oxigenoLocalización típica El sensor de oxígeno se localiza en el múltiple de

escape antes del convertidor catalítico OBD I

En los sistemas OBD II se encuentra uno antes y uno después del convertidor catalítico.

Identificación del sensor de oxigeno Es identificado en la literatura automotora a través de las siguientes

siglas:• EGO: Sonda no calentada.• HEGO: Sonda calentada; cuando es de 4 cables, el retorno de la señal

también esta ligado a la carcasa de la sonda.• ISOHEGO: Es siempre de 4 cables y el retorno de la señal esta aislado a la

carcasa, esto hace que la señal sea menos ruidosa.• HO2S: Terminología usada en el protocolo OBDII para identificar al sensor

de Oxígeno calentado.• UEGO: Sensor de Oxígeno universal de relación aire/combustible.• SENSOR O2 • SENSOR A/F

TIPOS DE SENSORES DE OXIGENO

Sensores de oxigeno

Según su elemento

activo

ZirconioCalentadas

Sin calentarTitanio

Banda ancha

Condiciones de operación del sensor de oxigeno

Para que la ECM acepte la señal dada por el sensor de oxigeno primero chequea lo siguiente:

1- Que todo el sistema eléctrico este en perfecto estado sin cortos, malos contactos, resistencia muy alta o circuitos abiertos.

2- Temperatura del motor normal de operación 80 grados aproximadamente.

3- Temperatura de sensor de oxigeno de mas de 350 grados centígrados.

Desarrollo de la historia del sensor lambda

1970Sensor de un cable Zirconio Necesidades de calor de gases de escape para funcionar corto tiempo de vida cuando están sujetos a las fluctuaciones de la

temperatura de sobrecalentamiento y de ancho No es adecuado para el montaje después del catalizador Conexión a tierra a través del tubo de escape, con tendencia a un mal

contactoDe 2 hilos ZirconioMejora del suelo de conexión: cable de conexión a tierra a

través

1980 De 3 hilos Zirconio Tipo dedal Las mismas características que el diseño original del sensor de un

cable, pero con un elemento de calefacción Se activa con mayor rapidez cuando el motor arranca Se puede instalar en un lugar fresco, ofreciendo una vida útil más

larga Se puede utilizar después de que el catalizador, así como antes

1990De 4 hilos Zirconio Thimble Las mismas características que un sensor de 3 cables, combinado

con una mejora de la conexión a tierra del sensor de 2 cables. Sensor de titanio Una revolución en el diseño de sensor lambda: no necesitan aire

desde el exterior. Esto les permite seguir funcionando bajo el agua, con la frecuencia necesaria en los vehículos 4x4.

SENSORES DE ZIRCONIO Es el tipo más común actualmente. Esta hecho de

un elemento de cerámica (Oxido de Zirconio); el elemento esta recubierto interna y externamente por una camisa de Platino que cumple la función de electrodo.

La faz interna (electrodo de referencia) está en contacto con la atmósfera, y la externa con los gases de escape. Encima de 350ºC, el elemento de cerámica se transforma en una pila cuya tensión depende de la diferencia de concentración de Oxígeno entre la faz interna y externa de la sonda

SENSORES DE ZIRCONIOCalentadas: se calientan a través de un resistor PTC interno que provoca una entrada en funcionamiento independiente a la temperatura de los gases. Pueden ser:

a)-De 3 cables: b)-De 4 cables:

Sin calentador: No presenta el mencionado resistor, y la entrada en funcionamiento (temperatura superior a 300ºC) depende de la temperatura de los gases de escape. Poseen generalmente 1 hasta 2 cables de la señal.

El elemento de dióxido de zirconio de la sonda es digitiforme y hueco. La parte interior está en contacto con el aire ambiental. La parte exterior está en la corriente del gas de escape. Ambos lados están recubiertos por una capa de platino porosa y fina que funciona como un electrodo.Cuando la sonda Lambda alcanza la temperatura de funcionamiento, los iones de oxígeno empiezan a fluir debido a la diferencia en la concentración de oxígeno. Los iones de oxígeno se mueven desde el aire exterior en dirección al gas de escape a fin de equilibrarlos.

FUNCIONAMIENTO

Debido a la diferencia de potencial que se genera se crea una tensión eléctrica (U) en el electrodo de platino.  Si la mezcla es pobre, la señal de la sonda será de aproximadamente 0,1 voltios. Si la mezcla es rica, será de 0,9 voltios. Si Lambda=1, se produce un salto característico en la tensión de 0,8 voltios.

Si la concentración de oxígeno en el escape es inferior a 0,3% la tensión es mayor que 0,8 voltios, esto ocurre para factores lambda inferiores a 0,95.

• Si la concentración de oxígeno en el escape es mayor que 0,5% la tensión es menor que 0,2 voltios, esto ocurre para factores lambda superiores a 1,05

• La variación de tensión es brusca para

Especificaciones de señal

SENSOR DE TITANIOSon más frágiles que las sondas de Zirconio y la señal de salida es más dependiente de la tensión de alimentación. Esta constituida de material semiconductor (Oxido de Titanio)Una aleación de Oxido de Titanio es depositada sobre una plaqueta de cerámica calentada por un circuito impreso resistivo, el período de calentamiento es de aproximadamente 15 segundos.

El elemento de dióxido de titanio modifica su resistencia eléctrica de forma proporcional a la presión parcial de oxígeno en la mezcla de gases. Si la proporción de oxígeno es elevada (λ > 1) la conductividad del dióxido de titanio es menor, si la proporción de oxígeno es baja (λ < 1) su conductividad es mayor.Si el elemento se somete a una determinada tensión, la tensión de salida se modificará en función de la concentración de oxígeno en el gas de escape. La temperatura de funcionamiento de estas sondas Lambda ronda los 700 °C. A partir de 850 °C la sonda puede estropearse.

Funcionamiento

Este tipo de sensor puede tener 3 y 4 cables, en el caso del sensor de tres cables tenemos: negro (señal), rojo (+ calentador) y blanco (- calentador). En el caso del sensor de 4 cables su designación es la siguiente:

Especificación de señal

SENSOR DE BANDA ANCHA (Universal)

Este tipo de sensor de oxigeno es utilizado en vehículos de gasolina con el objetivo de poder regular el funcionamiento del motor con una mezcla muy pobre. De esta forma se puede llevar al motor a condiciones de trabajo donde las emisiones sean mucho mas bajas y tener una operación mas económica.En este tipo de sensor ya no se censa el voltaje, sino se censa la corriente. Por lo que podríamos decir que la corriente varia de acuerdo a los gases de escape. El propósito de este sensor es de mantener Lambda = 1 que corresponde a un voltaje=450mV.

Estas sondas tienen dos células: una célula de medición y una célula de bombeo. Con la célula de medición se mide la cantidad de oxígeno contenida en el gas de escape que se encuentra en la cámara de detección y se compara con un valor nominal de 450mV. Si los valores difieren, se conecta una corriente de bombeo a la célula de bombeo para que entren en la cámara o salgan de ella (según corresponda) los iones de oxígeno que sea necesario para que la tensión de la célula de medición sea nuevamente de 450mV.

Funcionamiento

Este flujo de bombeo es la magnitud que describe el valor lambda exacto de la mezcla de forma casi lineal. En las mezclas estequiometrica es igual a cero porque la presión parcial del oxígeno de la cámara de detección se corresponde con el valor nominal arriba indicado.Las sondas Lambda de banda ancha disponen de cinco conexiones de cables. El elemento calefactor se alimenta de corriente a través del amarillo y azul. La señal del flujo de bombeo (lp+) fluye por el cable blanco, la de la célula de medición (Vs+) por el cable gris. El cable negro representa la conexión de masa para la célula de bombeo y de medición.

SINTOMAS DE FALLA

Cuando el sensor de oxígeno falla, provoca los siguientes síntomas:• Prende la luz Check Engine y graba número de falla.• Motor tarda en arrancar.• Alto consumo de combustible.• Emisión alta de gas contaminante (humo negro).• Pérdida de potencia.Para evitar posibles daños al motor y un aumento en el consumo de combustible como resultado de las altas emisiones de CO2 los sensores de oxígeno deberán comprobarse cada 30,000 kilómetros y sustituirse en los periodos recomendados.

CODIGOS DEL SCANER

Cuando falla el sensor de oxígeno el scanner reporta lo siguiente: P0133 Respuesta lenta del HEGO (sonda

calentada). SENSOR OXYGEN NO ACTIVITY. P0134 El HEGO previo se queda estático en

0.45v. P0171 El HEGO se queda abajo del centro

(indica mezcla pobre). P0172 El HEGO se queda arriba del centro

(indica mezcla rica). P0125 señal muy baja o no generará señal

(problema en el calentador).

Señales eléctricas del sensor

COMPROBACIONES EN EL SENSOR DE OXÍGENO

- Comprobación de la resistencia del calefactor: El sensor debe estar desconectado, y debe dar un valor

resistivo entre 4 a 6 ohmios cuando la sonda está fría.- Comprobación de la alimentación del calefactor interno: Debe estar alimentado con un voltaje alrededor de los 12

voltios. Esta comprobación se realiza con el motor funcionando.- Comprobación de la masa del calefactor: debe dar lecturas de 30mV.

- Comprobación de la masa del sensor:Debe dar un valor de 30mV.- Comprobación de la señal del sensor:• Se puede realizar utilizando un multimetro

o un osciloscopio.• Llevar el motor a la temperatura normal

de funcionamiento.• En ralentí la lectura varía de 200mV a

800mV aproximadamente, y la señal debería oscilar 1 vez por segundo.

• Llevar el motor alrededor de 2500rpm, mantenerlo a ese régimen unos 30 segundos, y la señal debería oscilar 2 veces por segundo.

Mantenimiento

Que el arnés no presente oxidación, no esté quebrado o sulfatado, en caso de estar sulfatado aplicar un limpiador antisulfatante en las terminales.

Que los cables del sensor a la computadora no estén dañados, si lo están reemplázanos en caso necesario.

MANTENIMIENTO

Desconectamos el sensor.

Retiramos el sensor de oxígeno y lo dejamos enfriar.

Colocamos el sensor en una posición en la cual al limpiarlo no le entre suciedad.

Lavamos el sensor con gasolina blanca o limpiador para carburadores y lo dejamos secar a temperatura ambiente.

PRUEBA DEL SENSOR: FRECUENCIA DE SEÑAL

Encendemos el motor hasta que alcance su temperatura de operación (de 85°C a 95°C).

Conectamos la pinza roja del probador, al cable de señal del sensor, perforando con la aguja el aislamiento.

Nota: Si el sensor de oxígeno tiene más de un cable, evita conectar la pinza roja en otra línea que no sea la señal, ya que se causar puede daños en la computadora.

Conectamos la terminal negativa del probador al borne negativo de la batería.

Encendemos el probador.

Observamos que la luz roja encienda cuando menos una vez por segundo, en caso de que encienda una vez en mas de un segundo el sensor deberá reemplazarse.Nota: Entre más rápido encienda la luz en un segundo, el sensor está realizando un mejor muestreo de la mezcla rica y pobre.

PRUEBA DEL SENSOR: AMPLITUD DE SEÑAL

Verificamos que el voltaje del sensor de oxígeno se aproxime a 0.9v en el valor más alto de la señal, en caso contrario limpia el sensor o reemplázalo.

Verificamos que el voltaje del sensor de oxígeno se aproxime a 0.1v en el valor más bajo de la señal, en caso contrario limpia el sensor o reemplázalo.

Sensor de oxigeno de distintas conexiones

El sensor de un cable solo se conecta a la señal y es el mas sencillo.

Los sensores de dos cables se conecta uno a la señal y el otro a tierra.

Los sensores de 3 y 4 cables ya tiene el elemento calefactor o resistencia que tiene la conexión a 12 voltios y tierra.

El sensor de 4 cables independiza las conexiones de el sensor y las de la resistencia por eso se considera la señal mas perfecta y sin interferencias.

GRACIAS