Los sensores de oxígeno pueden ser los culpables de los problemas de emisiones en los automóviles

Los sensores de oxígeno existen como componentes de automóviles desde hace más de 20 años. Sin embargo, la mayoría de los conductores ni siquiera los conocen, y menos aún su función.
El único momento en el que la mayoría de las personas se dan cuenta de la existencia de un sensor de oxígeno es si reciben una luz Check Engine y hay un código que indica un problema con el sensor de O2 o si su vehículo no pasa una prueba de emisiones debido a un sensor de O2 lento o muerto. Si su motor no funciona bien o consume demasiado combustible, alguien podría decirles que es posible que necesiten un nuevo sensor de O2. Pero en la mayoría de los casos, no tendrán ni idea de cómo diagnosticar o probar este pequeño y misterioso dispositivo al que a menudo se culpa de todo tipo de problemas de conducción y emisiones.
Un sensor de O2 monitorea la mezcla de combustible para que la computadora del motor (Módulo de control del tren motriz) pueda ajustar la relación aire/combustible para mantener las emisiones más bajas posibles y la mejor economía de combustible. El sensor de O2 hace esto reaccionando al oxígeno no quemado en el escape. El sensor genera una pequeña señal de voltaje (generalmente menos de 1 voltio) que aumenta cuando la mezcla de aire/combustible se vuelve rica y disminuye cuando la mezcla de aire/combustible se vuelve pobre. Actúa como un interruptor rico/pobre que avisa a la computadora cada vez que cambia la mezcla de combustible, lo cual es constante.
La computadora mantiene una mezcla de combustible equilibrada haciendo lo contrario de lo que lee el sensor de O2. Si el sensor de O2 indica rico (demasiado combustible), la computadora acorta el tiempo de encendido de cada pulso del inyector para reducir la cantidad de combustible que se inyecta al motor. Esto hace que la mezcla se vuelva magra. Tan pronto como el sensor de O2 detecta esto y da una lectura pobre (no hay suficiente combustible), la computadora reacciona y aumenta el tiempo de encendido de cada pulso del inyector para agregar más combustible. Este acto de equilibrio de ida y vuelta crea una mezcla promedio que se acerca bastante a lo ideal. Este es el "circuito de control de retroalimentación de combustible" que permite a los vehículos actuales mantener niveles de emisiones extremadamente bajos, y el sensor de O2 es el sensor clave en este circuito.
La computadora también utiliza otras entradas de sensores, como las del sensor de refrigerante, el sensor de posición del acelerador, el sensor de presión absoluta del colector, el sensor de flujo de aire, etc., para refinar aún más la radio de aire/combustible según sea necesario para adaptarse a las condiciones de operación cambiantes. Pero el sensor de O2 proporciona la información principal que determina lo que sucede con la mezcla de combustible. Entonces, si el sensor de O2 no lee correctamente, lo arruina todo.
Por lo general, un sensor de O2 defectuoso dará una lectura baja (pobre), lo que hace que el motor funcione demasiado rico, contamine demasiado y use demasiada gasolina. Una lectura baja puede deberse a varias cosas: vejez, contaminación, una mala conexión del cableado o un problema de encendido o compresión en el motor.

Envejeciendo
A medida que un sensor de O2 envejece, no reacciona tan rápido como antes. El mayor tiempo de retardo hace que el sensor sea lento y evita que el motor mantenga la mezcla de aire/combustible en estrecho equilibrio. Si el motor quema aceite o presenta una fuga interna de refrigerante, el elemento del sensor puede contaminarse y provocar que el sensor falle. Cuando todavía estaba disponible la gasolina con plomo, un solo tanque lleno de combustible con plomo mataría la mayoría de los sensores de O2 en unos pocos cientos de millas. (Esa es una de las razones principales por las que el gobierno finalmente eliminó el combustible con plomo).
Debido a que el sensor reacciona al oxígeno en el escape y no al combustible, cualquier problema del motor que permita que el aire no quemado pase a través de los cilindros también engañará al sensor de O2 para que lea pobre. Una bujía que falla o una válvula de escape con fugas, incluso una fuga en la junta del colector de escape, puede permitir que entre suficiente aire en el escape para arruinar las lecturas del sensor. No dañará el sensor, pero creará unas condiciones de funcionamiento óptimas que perjudican las emisiones y la economía de combustible.

Calentándose
Algo más que debes saber sobre los sensores de O2 es que deben estar calientes (617 grados a 662 grados F) para producir una señal de voltaje. Es posible que el escape tarde unos minutos en calentar el sensor, por lo que la mayoría de los sensores de O2 en los vehículos más nuevos tienen un circuito de calentador eléctrico incorporado para que el sensor alcance la temperatura lo más rápido posible. Suelen ser sensores de O2 de tres y cuatro hilos. Los sensores de O2 de uno y dos hilos no están calentados.
Si el circuito del calentador falla, no afectará el funcionamiento del sensor de O2 una vez que el escape se caliente, pero retrasará que la computadora entre en circuito cerrado, lo que puede hacer que un vehículo no pase una prueba de emisiones.

Ser revisado
Los sensores de O2 se pueden diagnosticar de diversas formas, la mayoría de las cuales requieren equipo especial. Se requiere una herramienta de escaneo o un lector de códigos para extraer códigos de problemas de la mayoría de los vehículos más nuevos, aunque hay "códigos de destello" manuales disponibles en vehículos más antiguos (anteriores a 1995). Si se sospecha un problema con el sensor de O2, la respuesta del sensor y la salida de voltaje se pueden monitorear con una herramienta de escaneo, un voltímetro o un osciloscopio digital. Si las pruebas confirman que el sensor de O2 está muerto o lento, el reemplazo es la única opción de reparación. No hay forma de "limpiar" o "rejuvenecer" un sensor de O2 defectuoso.
Nota: Los sensores de repuesto deben ser del mismo tipo básico que los originales (con o sin calefacción) y tener las mismas características de rendimiento y requisitos de potencia del calentador. Instalar el sensor de O2 incorrecto podría afectar el rendimiento del motor y posiblemente dañar el circuito de control del calentador en la computadora del motor. Así que asegúrese de seguir las listas de reemplazo del proveedor del sensor de O2.
Y no te guíes sólo por la apariencia. Algunos sensores de O2 de repuesto tienen una conexión de cableado tipo OEM y no requieren modificaciones para su instalación. Otros (normalmente los "sensores de O2 de tipo universal") requieren empalmar los cables del sensor en el arnés del conector original.
Cuándo reemplazar los sensores de oxígeno
Para mantener el máximo rendimiento del motor, no es necesario esperar hasta que el sensor falle para reemplazarlo. Algunos expertos ahora recomiendan reemplazar los sensores de O2 en intervalos de kilometraje específicos para mantenimiento preventivo. El intervalo recomendado para sensores de O2 de uno o dos cables sin calefacción en aplicaciones desde 1976 hasta principios de la década de 1990 es cada 30,000 50,000 a 2 1980 millas. Los sensores de O1990 calentados de tres y cuatro cables utilizados desde mediados de los 60,000 hasta mediados de los 1996 se pueden cambiar cada 100,000 XNUMX millas. Y en vehículos OBD II de XNUMX y más nuevos, el intervalo de reemplazo recomendado es de XNUMX millas.
Saber qué tipo se utiliza
Las unidades de O2 de tipo circonio más comunes funcionan todas de la misma manera, pero también hay sensores de O2 de titania y sensores de O2 de "banda ancha". Los sensores de O2 de circonio sin calentar son el tipo más antiguo. Tienen uno o dos cables y tardan varios minutos en generar una señal después de un arranque en frío porque dependen únicamente del calor del escape para alcanzar la temperatura de funcionamiento normal. En consecuencia, un sensor no calentado puede enfriarse al ralentí y dejar de producir una señal, lo que hace que el sistema de control del motor vuelva a funcionar en "circuito abierto" (configuración fija de relación aire/combustible).
En 1982, aparecieron sensores de O2 de circonio calentados que agregaban un circuito calentador especial dentro del sensor para llevarlo a la temperatura de funcionamiento más rápidamente (en 30 a 60 segundos). Esto permite que el motor entre en circuito cerrado antes, lo que reduce las emisiones de arranque en frío. También evita que el sensor se enfríe al ralentí. El calentador requiere un circuito eléctrico independiente para suministrar voltaje, por lo que los sensores calentados suelen tener tres o cuatro cables.
Los sensores de O2 de Titania utilizan un tipo diferente de cerámica y producen un tipo de señal diferente a los sensores de O2 de tipo circonio. En lugar de generar una señal de voltaje que cambia con la relación aire/combustible, la resistencia del sensor cambia y pasa de baja (menos de 1,000 ohmios) cuando la relación aire/combustible es rica a alta (más de 20,000 1 ohmios) cuando la relación aire/combustible es rica. la relación es pobre. El punto de conmutación se produce justo en la relación aire/combustible ideal o estequiométrica. La computadora del motor suministra un voltaje de referencia base (5 voltio o 2 voltios, según la aplicación) y luego lee el cambio en el voltaje de retorno del sensor a medida que cambia la resistencia del sensor. Los sensores Titania O1987 solo se usan en algunas aplicaciones, incluidos algunos modelos Nissan más antiguos y Jeep Cherokee, Wrangler y Eagle Summit 1990-XNUMX.
En 1997, algunos fabricantes de vehículos comenzaron a utilizar un nuevo tipo de sensor de O2. El sensor de O2 plano calentado tiene un elemento cerámico de circonio plano en lugar de un dedal. Los electrodos, la capa conductora de cerámica, el aislamiento y el calentador están todos laminados en una sola tira. El nuevo diseño funciona igual que los sensores de circonio tipo dedal, pero la construcción de "película gruesa" lo hace más pequeño, más liviano y más resistente a la contaminación. El nuevo elemento calefactor también requiere menos energía eléctrica y eleva el sensor a la temperatura de funcionamiento en sólo 10 segundos.
Algunos vehículos nuevos también utilizan un sensor de O2 de banda ancha que es similar al diseño plano pero produce una señal de voltaje más alto que cambia en proporción directa a la relación aire/combustible (en lugar de alternar hacia adelante y hacia atrás como los otros tipos de sensores de O2). ). Esto permite que la computadora del motor utilice una estrategia operativa completamente diferente para controlar la relación aire/combustible. En lugar de cambiar la relación aire/combustible de rico a pobre para crear una mezcla equilibrada promedio, puede simplemente agregar o restar combustible según sea necesario para mantener una relación constante de 14.7:1.