Sonda Lambda

Sonda Lambda

Sonda LAMBDA; Diagnosis y ciclo PRÁCTICO de CONTROL:
Antes de proceder a la Diagnosis y Ciclo Práctico de CONTROL y VERIFICACIÓN de la Sonda Lambda, AUTOXUGA recomienda:

1º.- Revisar la instalación de Escape para cerciorarse de que NO EXISTAN tomas de aire irregulares. El régimen de r.p.m. al ralentí debe mantenerse uniforme, y al acelerar no deben notarse baches o fallos en la progresión de las r.p.m.

2º.- A continuación conviene revisar (y en su caso sustituir) el FILTRO de AIRE; se verificará el estado de las BUJIAS, y el NIVEL Aceite del Cárter. Si lo anterior está en órden se puede proceder:

PRIMER PASO: Se desmontará la Sonda Lambda y se observará lo siguiente: Si la Cubierta Metálica CON RENDIJAS que recubre la CAPSULA CERÁMICA está BLANQUECINA (similar a las Bujias cuando queman BIEN), la Sonda Lambda NO FUNCIONA CORRECTAMENTE y debe comprobarse en primer lugar la MASA que recibe, o en caso de que la tome a través de su unión roscada al Escape, se limpiará la rosca con un cepillo de alambres para conseguir una Masa correcta. Una TOMA de AIRE en tramo de Escape produce el mismo síntoma. Una Sonda Lambda que trabaje bien debe presentar un aspecto como una BUJIA cuando se engrasa (recubierta con carbonilla negra húmeda).

SEGUNDO PASO: Debe verificarse la CONTINUIDAD del Cable (si tiene uno sólo), o de los cables (caso de tener 3 ó 4) desde el CONECTOR de la Sonda Lambda hasta la UCE mediante un Multímetro (DC Ohmios = W, escala 200, y deben dar perfecta continuidad. Dicha comprobación se hace observando el Color o Colores de los Cables que salen del CONECTOR y que llegan a la UCE.

TERCER PASO: Si la Sonda Lambda tiene RESISTENCIA CALEFACTORA (estas Sondas tienen 3 ó 4 Cables), se mide el valor de los DOS cables de la Resistencia con el Multímetro (DC en W, escala 200), y su valor deberá estar comprendido entre 5 y 15 W. La TENSIÓN que llegue a la Resistencia será la de Batería. La Resistencia de la Sonda es para elevación rápida de la Temperatura sin necesitar que el motor esté totalmente caliente para la corrección Lambda.

CUARTO PASO:Se monta la Sonda Lambda engrasando la rosca con un poco de GRASA de Bisulfuro de Molibdeno (MoS2), apretandola a 50 Nm (5 m-Kg). Se enchufa el CONECTOR; se arranca el coche y se pone a temperatura normal de funcionamiento (mínimo 80ºC). Se pone al ralentí y se mide la TENSIÓN con el Multímetro (DC en V, escala 200m), conectando el Cable Negro del Multímetro a Masa del motor, y el Rojo al cable de Señal de Tensión. El valor de la TENSIÓN deberá ser de entre 0,1 y 0,5 Voltios OSCILANTES.

Coeficiente Lambda: Curva de Tensión

La Sonda Lambda se pone a la salida de los GASES de ESCAPE del motor para que compare las mínimas variaciones de Oxígeno residual de los gases escape con respecto al Oxígeno del Aire existente en el medio ambiente.
Para que funcione la Sonda Lambda necesita una temperatura superior a los 300ºC ya que en estas condiciones, la CÁPSULA CERÁMICA que se realiza generalmente en Dióxido de Circonio, llamado también Circonia, lleva adherido unos electrodos o láminas muy finas de Platino en su Interior y Exterior que se hace CONDUCTOR para los iones de Oxígeno a partir de esos 300ºC.
El Dióxido de Circonio se viene empleando como material refractario debido a su elevado Punto de Fusión (2.700ºC), escasa Conductividad Térmica, bajo Coeficiente de Dilatación y gran resistencia a los Agentes Químicos. El Circonio (Zr) conjuntamente con el Titanio y Hafnio forman el Subgrupo IV-A de la Tabla Periódica de Elementos Químicos. La fórmula del Dióxido de Circonio es (ZrO2)

Creación de la Tensión LAMBDA
La lámina de Platino de la Sonda Lambda cuando detecta DIFERENTES proporciones de Oxígeno entre el Interior y el Exterior del material cerámico, establece una TENSIÓN ELÉCTRICA (entre 0,1 a 0,9 Voltios) que envía a la UCE para que corrija el TIEMPO DE INYECCIÓN de los Inyectores. En caso de motores a Gasolina, la relación l = 1 significa que se realiza la COMBUSTIÓN con mezcla de 1 Kilo de Gasolina de 95 I.O., y de 15,05 Kilos de Aire.
Una relación de l = 0,6 indica que se tiene una mezcla MUY RICA.
Una relación de l = 1,2 indica que se trata de una mezcla POBRE.

Dentro de este márgen de Lambda = l, la TENSIÓN ELECTRICA que genera la Sonda Lambda irá desde 0,1 Voltios = 100 mV (escala DC del Multímetro en V), a los 0,9 Voltios = 900 mV. El gáfico de la izquierda presentado por AUTOXUGA, indica las Tensiones que se generan en función de la RELACIÓN de PESOS de REACTIVOS y PRODUCTOS resultantes, que se igualan según;

Ciclo TERMODINÁMICO entrando 100% de AIRE (con Gasolina de 95 I.O.):

Octano . + . Heptano + Aire(Oxig+Nitróg)=Vapor Agua+Anh.Carbón+Nitrógeno
95%C8H18 + 5%C7H16 + 12,4O2 + 46,7N2 <=> 8,95H2O + 7,95CO2 + 46,7N2
Kgs: 0,95 + 0,04 . . + . . 3,50 . + . 11,54 <=> 1,42 . . + . 3,08 . + . 11,54

Ciclo TERMODINÁMICO entrando 94% de AIRE (con Gasolina de 95 I.O.):

Octano . + Heptano+Aire(Oxig+Nitróg)=Vap Agua+A.Carbón+Nitróg+MonóCarb
95%C8H18+ 5%C7H16+11,6O2+43,8N2<=>8,95H2O+6,45CO2 + 43,8N2+1,49CO
Kgs: 0,95 + 0,04 . . + 3,29 + 10,84 <=> 1,42 . . + . 2,50 . + . 10,84 + 0,36

Según las teorías de VAN´T-HOFF; la afinidad de las reacciones descritas, al seguir los criterios expuestos en el cuadro superior sobre Potencial: E° = (R×T/n×F)×lnK; la ENERGÍA LIBRE (Entalpia) = -ðG = R×T×lnK - R×T×lnJ, indica que: Cuanto mayor sea el descenso de Energía LIBRE en una REACCIÓN, tanto mayor será la constante de equilibrio de esa reacción, pero además, aplicando la teoría del Potencial de NERNST, tenemos para el caso del Platino cuando actúa con H+ y O2 que produce el siguiente proceso catódico de reducción:
Voltios: H+ // O2(Pt) <=> O2 + 4H+ + 4e- <=> 2H2O = + 1,229 Voltios

Funcionamiento de la Sonda Lambda

El material cerámico utilizado (Cápsula Cerámica) es CONDUCTOR para los iones de Oxígeno a partir de 300ºC. Esta temperatura la consigue rápidamente la RESISTENCIA CALEFACTORA; y para el caso de Sondas antigüas (de un solo cable), estas TEMPERATURAS las alcanza el Motor al poco tiempo.

Cuando la proporción de Oxígeno por ambos lados de la CÁPSULA CERÁMICA es desigual, se establece una TENSIÓN ELÉCTRICA según se explicó antes, y esta TENSIÓN será la indicadora de las diferentes proporciones de Oxígeno que existen entre ambos lados de la CÁPSULA CERÁMICA de la Sonda. Las igualdades ó ecuaciones anteriores en las que intervienen GASOLINA y AIRE en el Ciclo Termodinámico de Combustión, dan como resultado unos PRODUCTOS RESULTANTES que según contengan más o menos Monóxido de Carbono (CO) y Vapor de Agua, HUMEDECERÁN más o menos los Gases de Escape, y por tanto, producirá más o menos TENSIÓN entre las láminas de PLATINO que contiene la CÀPSULA CERÁMICA de la Sonda Lambda y que se puede medir con un Multímetro(DC en V y escala 200m).

Cuando la relación de mezcla sea diferente a la relación LAMBDA: l = 1, la TENSIÓN generada en la Sonda será transmitida a la UCE para que la UCE reduzca ó aumente la CANTIDAD de Combustible a inyectar.

Sondas Lambda de 1, 3 ó 4 Cables:
Las Sondas Lambda antiguas tienen un sólo cable, y las más modernas tienen más (3 ó 4); pero en todos los casos, el cable que envía la TENSIÓN LAMBDA a la UCE es el NEGRO en la figura central, que comunica directamente con la Arandela de CONTACTO a la Lámina de PLATINO señalada con (a) y que continúa por la parte interior de la CÁPSULA CERÁMICA hasta (b). El Contacto a MASA de esta Lámina de PLATINO se hace a través de (c). Los otros DOS cables son para el Positivo (+) y Negativo (-) de la RESISTENCIA CALEFACTORA, y la Sonda Lambda recibe MASA a través de su ROSCADO al Colector de Escape. Las Sondas modernas tienen 4 Cables y toman la MASA desde la Lámina de PLATINO, siendo mas seguras ya que la mayoría de los FALLOS en Sondas Lambda se deben a deficientes MASAS.

Esquemas Electricos de Sondas Lambda

Si el coche NO RINDE y hecha mucho HUMO BLANCO, lo más probable es que la Sonda Lambda NO TRABAJE BIEN, lo que no quiere decir que esté mal, sino que simplemente puede tener una MASA INSUFICIENTE, y por tal motivo no funciona correctamente. Casi el 90% de Sondas Lambda se SUSTITUYEN por estos motivos que se podrían resolver sin sustituciones, pero con profundos conocimientos sobre el funcionamiento de la regulación Lambda. Es de interés seguir los pasos de DIAGNOSIS que Autoxuga expuso al inicio:

PRIMER PASO: Se desmonta la Sonda Lambda y se observa el estado de la Cubierta Metálica CON RENDIJAS que recubre la CAPSULA CERÁMICA. Si la Cubierta Metálica está BLANQUECINA (similar a las Bujias cuando queman BIEN), la Sonda Lambda NO FUNCIONA CORRECTAMENTE y debe comprobarse la MASA que recibe, o en caso de que la tome de su unión roscada al Escape, se limpiará la rosca con un cepillo de alambres para conseguir una Masa correcta. Una TOMA de AIRE en tramo de Escape produce el mismo síntoma. Una Sonda Lambda QUE TRABAJE BIEN debe presentar un aspecto como una BUJIA cuando se engrasa (recubierta con carbonilla negra húmeda). Es muy importante un cierre hermético de la ARANDELA Sonda Lambda.

SEGUNDO PASO: Debe verificarse la CONTINUIDAD del Cable (si tiene uno sólo como el ESQUEMA de la izquierda), o de los cables (caso de tener 3 ó 4 según ESQUEMA derecho) desde el CONECTOR de la Sonda Lambda hasta la UCE mediante un Multímetro (DC Ohmios = W, escala 200, y deben dar perfecta continuidad. Dicha comprobación se hace observando el Color o Colores de los Cables que salen del CONECTOR y que llegan a la UCE.

TERCER PASO: Si la Sonda Lambda tiene RESISTENCIA CALEFACTORA (estas Sondas tienen 3 ó 4 Cables), se mide el valor de los DOS cables de la Resistencia con el Multímetro (DC en W, escala 200), y su valor deberá estar comprendido entre 5 y 15 W. La TENSIÓN que llegue a la Resistencia será la de Batería, y en el caso del ESQUEMA de la derecha, llegan los 12v a través del Relé de la Bomba de Combustible, pero es la Tensión de Batería (30).

CUARTO PASO:Se monta la Sonda Lambda engrasando la rosca con un poco de GRASA de Bisulfuro de Molibdeno (MoS2), apretandola a 50 Nm (5 m-Kg). Se enchufa el CONECTOR; se arranca el coche y se pone a temperatura normal de funcionamiento (mínimo 80ºC). Se pone al ralentí y se mide la TENSIÓN con el Multímetro (DC en V, escala 200m), conectando el Cable Negro del Multímetro a Masa del motor, y el Rojo al cable de Señal de Tensión. El valor de la TENSIÓN deberá ser de entre 0,1 y 0,5 Voltios OSCILANTES.

NOTA FINAL: Con el motor a temperatura de Servicio, sobrepasando en más de 5 segundos hacia MÁS o hacia MENOS las TENSIONES LAMBDA que controla el Microprocesador de la UCE, si se CONECTA cualquier APARATO DE DIAGNOSIS va a dar FALLOS porque estos APARATOS solo detectan: "Corto con Positivo; Corto con Masa, y Falta de Señal". Una falta de CONTINUIDAD en Resistencia Calefactora produce una señal errada sin que la Sonda Lambda esté mal.