Sensores de oxígeno y eficiencia del catalizador

Apr 18, 2023

No importa si es un sensor de oxígeno tradicional o un sensor de relación aire/combustible, mide la diferencia en los niveles de oxígeno entre el aire exterior y los gases de escape. Al conocer la cantidad de oxígeno en los gases de escape, la gestión del motor puede controlar la cantidad de combustible inyectado en el motor para obtener la mejor potencia, eficiencia y emisiones posibles.

Si se encuentra demasiado oxígeno en la corriente de escape, el motor está funcionando demasiado pobre. Si se mide muy poco oxígeno en la corriente de escape, el motor está funcionando con demasiada riqueza. Esta es una descripción general muy básica de los sensores de oxígeno y los ajustes de combustible, pero la conclusión es que la cantidad de combustible quemado en el cilindro determinará la cantidad de oxígeno en los gases de escape.

Este no es un proceso perfecto. El módulo de gestión del motor siempre está buscando el mejor tiempo de apertura de los inyectores. La concentración de oxígeno siempre oscila entre rica y pobre. Cuanto más sensibles son el sensor de oxígeno y los inyectores de combustible precisos, las oscilaciones entre rico y pobre son menores. Los nuevos sensores de relación aire/combustible o de banda ancha pueden detectar una amplia gama de condiciones de combustible. Además, estos tipos de sensores se calientan más rápido a las temperaturas de funcionamiento.

La información del sensor de oxígeno o del sensor de relación aire/combustible permite que el sistema de gestión del motor ajuste los tiempos de apertura de los inyectores de combustible. Si bien existe el número Lambda perfecto de 14,7 partes de aire por una parte de combustible para lograr la mejor combustión posible, muchos motores funcionarán fuera de estos rangos. Pero, en los límites de Lambda, el oxígeno y el combustible pueden combinarse con nitrógeno, hidrógeno y carbono para formar compuestos que no son buenos para el medio ambiente.

Los sensores de oxígeno también monitorean el funcionamiento de los convertidores catalíticos. Al controlar el ajuste de combustible, puede controlar la temperatura de los lechos del catalizador. El convertidor catalítico comienza a funcionar entre 400 y 600 grados F. La temperatura normal de funcionamiento puede oscilar entre 1200 y 1600 grados. Al controlar las temperaturas, es posible controlar las reacciones dentro del convertidor.

Las reacciones dentro del convertidor catalítico son monitoreadas por un sensor de oxígeno en la salida llamado sensor aguas abajo. El módulo de gestión del motor compara los dos sensores para ver si el convertidor catalítico reduce los niveles de oxígeno.

El monitor de eficiencia del catalizador verifica que el convertidor catalítico esté funcionando a una clasificación de eficiencia lo suficientemente alta como para mantener las emisiones de escape dentro de los valores predeterminados. El PCM compara las señales de los sensores de oxígeno aguas arriba y aguas abajo para determinar el estado del convertidor. Estas "pruebas" se denominan monitores de preparación.

El convertidor tiene una clasificación de eficiencia calculada por el fabricante del vehículo. La eficiencia del convertidor está ligada al ajuste de combustible del motor. Los sensores de oxígeno controlan el nivel de combustible y el PCM lo ajusta constantemente. Esto ayuda a mantener el convertidor a la temperatura correcta para una operación más eficiente. Una de las cosas que hace el convertidor es almacenar una cierta cantidad de oxígeno en él. Si un motor está funcionando con demasiada riqueza, no puede almacenar oxígeno. Si funciona demasiado pobre, los niveles de oxígeno pueden impedir que el convertidor alcance su rango de calor óptimo.

La eficiencia del convertidor se puede verificar con una herramienta de escaneo, así como también observando el cambio de O2 entre rico y pobre. Los osciloscopios de laboratorio también se pueden utilizar para monitorear la conmutación. Una vez que la eficiencia cae por debajo de un nivel específico y se cumplen otros criterios, se establecerá un código de eficiencia.

La mayoría de los convertidores comienzan con una eficiencia de alrededor del 99 por ciento cuando son nuevos y disminuyen rápidamente a alrededor del 95 por ciento. Siempre que la eficiencia no disminuya más que unos pocos puntos porcentuales más, el convertidor hará un gran trabajo limpiando el escape. Pero si la eficiencia cae por debajo del 92 por ciento, generalmente encenderá la lámpara MIL.

Los vehículos más nuevos tienen que cumplir con un requisito de vehículos de bajas emisiones (LEV) aún más estricto. Ahora, hay aún menos espacio para el margen de maniobra. Una caída en la eficiencia del convertidor de solo el 3 por ciento puede causar que las emisiones excedan los límites federales. El estándar LEV permite solo 0.225 gramos por milla de hidrocarburos.

Algunos OEM tienen calibraciones actualizadas para los monitores de catalizador. La nueva calibración puede volver a actualizarse en el PCM. Si el vehículo ya tiene un convertidor dañado, el re-flash no hará nada por él. Pero si el convertidor está cerca del límite del umbral, el re-flash puede extender la vida útil del convertidor y evitar que la luz se encienda por otras 10,000 o incluso hasta 80,000 millas.

Un monitor es una sección o segmento de una operación que normalmente realiza el vehículo o que debe realizarse para verificar un determinado aspecto o condición del vehículo. Hay dos tipos básicos de monitores de preparación: continuos y no continuos. Los monitores continuos se prueban y evalúan constantemente mientras el motor está en marcha. Los monitores no continuos deben cumplir ciertas condiciones antes de que se pueda completar una prueba.

Algunas operaciones pueden ser continuas, no continuas o ambas, y pueden verificarse durante ambos tipos de monitores: como fallas de encendido o problemas en el sistema de combustible. Los monitores no continuos también diferirán entre los motores de gasolina y diesel.

Un vehículo más nuevo puede informar el estado de su monitor de emisiones durante su ciclo de conducción actual. Estos monitores comienzan desde el principio siempre que el ciclo de monitoreo cumpla con los criterios para ejecutar una prueba de preparación. Es posible que los automóviles más antiguos no admitan esta función. Debido a que los monitores son una rutina de autocomprobación que el conductor no tiene que iniciar, la mejor manera de prepararlos para realizar una autocomprobación es conducir el vehículo. Aún así, conducir solo no cumplirá con todas las condiciones necesarias. Hay algunos requisitos que varían de un fabricante a otro.

Un vehículo tiene que completar un "ciclo de manejo". El ciclo de conducción es permitir que el automóvil ejecute sus diagnósticos a bordo. Esto permite que los monitores de preparación realicen su rutina de diagnóstico preestablecida.

Para conocer los requisitos exactos del vehículo en el que está trabajando, consulte las especificaciones del fabricante para un ciclo de manejo. Sin embargo, el siguiente ciclo de conducción genérico suele funcionar en la mayoría de los vehículos.

Planifique previamente una ruta que le permita llevar el vehículo a la velocidad de la autopista y que le permita reducir la velocidad del vehículo en una costa larga. Asegúrese de tener al menos el 51 % en el tanque de combustible y que la temperatura ambiente exterior no esté por debajo del punto de congelación ni por encima de los 110 grados.

La mayoría de los ciclos de manejo comienzan con un arranque en frío, lo que significa que las temperaturas del refrigerante y del aire están dentro de los 10 grados uno del otro (esta condición se puede lograr dejando el automóvil reposar durante la noche). La llave de contacto debe estar en la posición OFF antes del arranque en frío. De lo contrario, es posible que no se ejecute el diagnóstico del sensor de oxígeno calentado. Arranque el motor y déjelo al ralentí durante aproximadamente 2 a 5 minutos, con el aire acondicionado y el desempañador trasero encendidos (si está equipado).

Tenga en cuenta que es posible que los monitores no continuos no detecten un problema hasta que el vehículo haya sido conducido varias veces y las condiciones sean adecuadas para detectar la falla. En consecuencia, cada vez que esté solucionando un problema de eficiencia del catalizador, es muy importante utilizar una herramienta de análisis que pueda indicarle si se ha ejecutado o no toda la preparación del monitor.

Si uno o más monitores no están listos, el vehículo deberá conducirse en las condiciones correctas para configurar el monitor. Entonces, y solo entonces, obtendrá un diagnóstico preciso.