Sensores de oxígeno y ajuste

Apr 27, 2023

El sensor de oxígeno o lambda es uno de los componentes más importantes y uno de los más incomprendidos de un sistema de inyección de combustible moderno. Una comprensión básica de cómo funciona el sensor y cómo interpretar su salida es crucial para el ajuste exitoso de un motor de carreras o de alto rendimiento. Agregue un sumador de potencia a la mezcla y la importancia del sensor de O2 aumentará aún más. Para nuestros propósitos, no nos preocupamos demasiado por las propiedades químicas y eléctricas del sensor (esa información está ampliamente disponible si desea profundizar más), sino que nos centraremos en la información práctica que nos ayudará a lograr nuestro objetivo final: Extraer la máxima potencia del motor de la forma más segura posible.

Hay dos tipos principales de sensores de O2 que puede encontrar. El sensor de O2 de banda estrecha generalmente se encuentra en vehículos de producción y se puede usar para determinar con precisión la relación aire-combustible (AFR) en el rango de 14,3:1 a 15,1:1 en gasolina. Tenga en cuenta que digo determinar y no medir la relación aire-combustible. Esta es una distinción importante que discutiremos en un momento. Si está ajustando motores, especialmente motores de carrera, es mucho más probable que esté trabajando con el otro tipo de sensor lambda: el sensor de oxígeno de banda ancha. Con un tiempo de respuesta más rápido, la capacidad de medir directamente el contenido de oxígeno de los gases de escape y un rango utilizable de aire-combustible de aproximadamente 10,2:1–15,5:1 (en gasolina), el sensor lambda de banda ancha proporciona información crítica que puede ser utilizado para extraer con seguridad cantidades masivas de energía de su motor.

Antes de profundizar en cómo poner en uso el sensor de oxígeno de banda ancha, es importante comprender lo que realmente está midiendo. Lo primero que probablemente viene a la mente cuando se mencionan los sensores de oxígeno es AFR. En realidad, el sensor de oxígeno no tiene idea de cuánto combustible o aire se alimenta al motor. Más bien, mide el contenido de oxígeno de los gases de escape. Esto por sí solo no es suficiente información para determinar AFR. Al conocer el valor estequiométrico del combustible con el que está diseñado el motor para funcionar, definido como el AFR en el que se produce la combustión completa, podemos calcular el AFR al que está funcionando el motor.

Pero, ¿qué pasa si cambiamos los tipos de combustible o agregamos nitroso a la mezcla? Los diferentes tipos de combustible requieren diferentes proporciones de aire y combustible para lograr una combustión completa. Inyectar nitroso requiere agregar combustible para acomodar el oxígeno extra transportado por el rocío. En este punto, ya no es una mezcla de aire/combustible, sino una mezcla de aire/combustible/nitroso. Estas cosas alterarán dramáticamente el AFR real requerido que se alimenta al motor. Sin embargo, la combustión completa todavía se ve exactamente igual para el sensor de oxígeno, independientemente de lo que pongamos en el motor.

Estos datos proporcionados por el sensor de oxígeno de banda ancha, antes de tener en cuenta el tipo de combustible, se conocen como "lambda". Un valor lambda de "1" representa una combustión completa. Esto equivale a aproximadamente 14,6:1 en la bomba de gas. Los valores superiores a 1 son pobres, mientras que un número inferior a 1 indica una condición rica. La sintonización con valores lambda es muy útil cuando se trabaja con diferentes tipos de combustibles y sumadores de potencia porque los valores lambda para un mejor rendimiento son esencialmente los mismos independientemente de lo que alimente al motor.

La mayoría de los sintonizadores ejecutarán un objetivo lambda más rico cuando estén bajo impulso o nitroso como un margen de seguridad, sin embargo, en mi experiencia, al comenzar rico y sintonizar progresivamente más delgado hasta obtener un rendimiento óptimo, casi siempre termino en o ligeramente por debajo de un valor lambda de 0.9 .

Conocer la importancia de los datos proporcionados por el sensor de oxígeno significa que debemos entender cómo instalarlo correctamente y cómo determinar cuándo es necesario reemplazarlo. La ubicación del sensor de oxígeno variará según su configuración. Habrá que tener en cuenta cosas como el número de sensores que se utilizan o la presencia o ausencia de un turbocompresor. Asegúrese de seguir las instrucciones del registrador de datos o la ECU que está utilizando con respecto al ángulo y la ubicación de los sensores de oxígeno. Esto es especialmente importante cuando se sintoniza con la miríada de sistemas EFI de circuito cerrado en el mercado actual. Hay muchas opciones diferentes para elegir, pero independientemente del sistema que se emplee, hay ciertas estrategias a las que recurro cuando sintonizo con sensores de oxígeno de banda ancha.

Primero, asegúrese de que el sensor esté en buenas condiciones de funcionamiento. Si no está seguro, use sensores nuevos. Los signos de sensores defectuosos incluyen tiempos de respuesta retrasados ​​y rango de medición reducido. Los problemas de esta naturaleza pueden ser difíciles de detectar sin experiencia, por lo que, en caso de duda, es mejor cambiarlos. En lo que respecta a la vida útil, normalmente obtengo de 40 a 60 horas con un sensor lambda cuando utilizo combustible de carrera con plomo. Este número cae dramáticamente si se encuentran EGT excesivos. Un sensor de oxígeno defectuoso puede provocar problemas de funcionamiento o algo peor muy rápidamente en un sistema EFI de circuito cerrado. Esto es especialmente cierto si el sistema está configurado con un amplio rango de corrección AFR.

Los sistemas EFI modernos son impresionantes en sus capacidades de circuito cerrado. La ECU puede responder rápidamente a los datos de los sensores de oxígeno y mantener el motor funcionando al valor lambda deseado de manera muy efectiva. Esto es extremadamente útil para la afinación, pero también puede ocasionar problemas si se confía demasiado en él. Recuerde, la ECU reaccionará a los datos incorrectos del sensor de oxígeno. No tiene forma de saber si hay una grieta en el tubo de escape o si el sensor está desgastado o dañado. Introduce algunos datos erróneos en un sistema de circuito cerrado que hace funcionar un motor a menos de 30 psi de impulso y es probable que sucedan cosas malas. Para evitar que ocurra este tipo de catástrofe, trato de confiar lo menos posible en el circuito cerrado.

Mi estrategia de ajuste generalmente es desarrollar primero manualmente un mapa base incluso antes de encender el motor. Luego, con la configuración de circuito cerrado que permite una corrección de +/- 20 %, registraré algunos datos y refinaré el mapa. Repetiré este proceso hasta que el mapa base sea correcto dentro de +/-2%, y luego iré a la pista con el circuito cerrado establecido en +/-5%. Esto permitirá que el sistema de circuito cerrado se adapte con precisión a las diferentes condiciones ambientales y, al mismo tiempo, evitará que realice el tipo de cambios drásticos que resultan de los datos incorrectos del sensor de oxígeno.

Mientras estoy en la pista, continúo refinando el mapa base. Una vez que se pone en servicio, el mapa base siempre está evolucionando, lo que le permite operar con la menor corrección de circuito cerrado posible mientras se adapta a los requisitos cambiantes a medida que el motor atraviesa su vida útil. Es importante tener en cuenta que los cambios extremos de elevación o cualquier otra cosa que cambie los requisitos de combustible en más del 5 % requerirán varias pasadas para volver a estar en sintonía y, por lo tanto, deben abordarse manualmente antes de la primera pasada. En otras palabras, si su última carrera fue al nivel del mar y la próxima es en las Montañas Rocosas, querrá hacer un ajuste de combustible antes de salir a la pista.

Los sensores de oxígeno y los sistemas EFI de circuito cerrado que los utilizan son herramientas fantásticas que pueden desbloquear niveles de rendimiento inauditos hace solo unos pocos años. Sin embargo, como todas las herramientas, son tan buenas como la persona que las empuña. Ponerlos en uso requiere una comprensión de lo que miden los sensores de oxígeno, cómo la ECU usa esos datos, cómo se pueden comprometer los datos y las consecuencias de permitir que la ECU tenga demasiada libertad para reaccionar ante estos datos defectuosos.

He encontrado más de una melodía hecha por otras tiendas que no funcionaría en absoluto en bucle abierto. Con los sensores de oxígeno desenchufados, el motor ni siquiera estaría inactivo. Esto es extremo sobre la dependencia de las capacidades de circuito cerrado de la ECU. Con el sistema configurado de esta manera, cualquier tipo de falla del sensor de oxígeno provocará un funcionamiento extremadamente deficiente y posibles daños al motor. Cuando el mapa base es correcto, el motor debería funcionar tan bien en bucle abierto como en bucle cerrado. Solo se debe confiar en la corrección de circuito cerrado para ajustes finos para adaptarse a cosas como cambios en las condiciones ambientales o variaciones muy leves en la calidad del combustible.

Sin embargo, durante el proceso de ajuste, los sensores de O2 de banda ancha y el control de circuito cerrado se pueden aprovechar para desarrollar rápidamente un mapa base refinado que esté listo para la competencia. De esta manera, podemos aprovechar al máximo esta tecnología y evitar algunos de los posibles escollos que puede presentar.EB