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ıllı Sonda lambda wiki: info, historia y vídeos


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Los gases de escape de un motor de ciclo Otto están formados en un cincuenta por ciento por dinitrógeno, que no participa prácticamente en la reacción química de combustión, un catorce-dieciseis por ciento de dióxido de carbono o bien CO2, y el resto agua (vapor) aparte de una pequeña proporción de contaminantes, siendo los primordiales los hidrocarburos (HC) y el monóxido de carbono (CO). El dioxígeno residual es de un 0,3 por ciento más o menos. Su proporción cambia bastante dependiendo del factor lambda.


Un lado del sensor de porcelana está expuesto a la corriente de gas evacuado, al paso que el otro se fundamenta en una referencia sobre el nivel de dioxígeno. En la mayor parte de las ocasiones se utiliza el aire del ambiente, a través de una apertura en la sonda o bien sobre una guía para el aire. Con esto se impide que el valor de referencia se vea influido por una posible polución de vapores de agua, aceite o bien comburente. Si la sonda se contaminase se reduciría la cantidad de dioxígeno en la referencia, y por este motivo se reduciría el voltaje de la sonda. En el caso de una referencia bombeada, el aire del ambiente no es preciso, sino la referencia del dioxígeno se fundamenta en una corriente de iones desde el gas evacuado.


En temperaturas superiores a unos trescientos °C la porcelana de la sonda, compuesta de dióxido de circonio y de itrio, se vuelve conductora de iones negativos de oxígeno. La diferencia de concentración da sitio a una difusión de iones del gas evacuado. Los átomos de oxígeno pueden moverse en la porcelana como iones de carga negativa doble. Los electrones precisos para la ionización de los átomos de oxígeno son suministrados por los electrodos, que son conductores electrónicos. De esta manera puede tomarse el voltaje de la sonda entre los electrodos de platino ubicados dentro y fuera. Esta información se transmite por medio del cableado a la central electrónica del motor. El valor se ubica para ?>1 (mezcla pobre, falta de comburente o bien exceso de aire) entre 0 y ciento cincuenta mV, para ?<1 (mezcla rica), exceso de comburente o bien falta de aire) entre ochocientos y mil mV. El voltaje medido se describe en la ecuación de Nernst. En un rango muy estrecho en torno a ?=1, llamada la ventana ?, la curva característica es exageradamente empinada. El voltaje se altera en la ventana con relación a la mezcla comburente-aire de una forma muy repentina , con lo que estas oscilaciones hacen que la mezcla sea estequiométrica o bien prácticamente estequiométrica. En esta zona los valores de CO y HC son parcialmente bajos, como los de NOx, dejando conque el catalizador trabaje en las condiciones más convenientes.


En los motores Otto, la sonda se atornilla generalmente en el escape, ya antes del catalizador. En automóviles con severos requisitos legales en lo que se refiere a la limpieza del gas evacuado y al autodiagnóstico se emplean múltiples sondas. En motores con tubos en V, una sonda por banco de tubos, o bien aun una por tubo para una regulación selectiva de los tubos.


La administración del motor es capaz de modular la cantidad de inyección en todos y cada instante a fin de que la composición de los gases de escape tenga un factor lambda ambiente a 1. Así se logran simultáneamente 2 exigencias: el motor recibe una mezcla muy cercana a la idónea en todo instante y se aseguran las condiciones laborales del catalizador.




En motores Otto modernos con turbo, la sonda se pone tras el turbocompresor.


Funcionamiento


Un factor lambda adecuado es un factor principal para el control de la combustión y de la limpieza de los gases evacuados por medio del catalizador de tres vías. En el planeta del vehículo la sonda lambda copó primero el mercado americano debido a las esenciales restricciones legales por lo que respecta a emisiones, para cobrar después un papel esencial en Europa.


En el motor Otto tradicional se emplea una sonda de oxígeno calefactada HO2S (sonda Nernst) o sonda ?=1 para la medida del factor lambda. La señal de la sonda fluctúa de forma permanente entre un valor alto y un valor bajo. Esto deriva del comportamiento de la señal de la sonda en el tránsito de entre una mezcla rica (?<1) y una mezcla pobre (?>1). La señal de la sonda lambda efectúa a lo largo de los mentados tránsitos un salto propio de su señal de voltaje entre los valores 0,8 - 0,9 V cuando la mezcla es rica (?<1) y 0,1-0,2 V cuando la mezcla es pobre (?>1).


Las primeras sondas lambda se montaron como sondas dedo. El sensor en sí tiene forma de gorrita con el gas evacuado fuera y el aire de referencia dentro.


Cada vez son más usuales los sensores planos con múltiples capas en los que la función calefactora ya está integrada.


El elemento de porcelana está rodeado por un cilindro protector. La función es que el sensor sostenga la temperatura deseada y al unísono eludir daños mecánicos. A fin de que el gas pueda penetrar en el cilindro, este dispone de pequeños orificios.


La sonda lambda equipara permanentemente el contenido de dioxígeno residual en el gas con el contenido de dioxígeno en el aire y manda el resultado en forma de señal eléctricaanalógica a una central electrónica, la que desde esta información así como otros factores mandará una señal de control para trastocar la mezcla, que por lo general en los motores Otto no es otra cosa que amoldar la cantidad de material inyectado (regulación lambda). En automóviles con OBD se debe supervisar la función de regulación de la sonda lambda y de la sonda de monitoreo de la central electrónica. Este control ocurre de forma ocasional. La central electrónica monitorea:



  1. el rango de voltaje (máximo trescientos milivoltios en la sonda de regulación)
  2. la amplitud del ancho de pulso
  3. la frecuencia de regulación
  4. la interrupción de la bobina calefactora
  5. el contacto con masa

En caso de mal funcionamiento, la central electrónica activará el icono OBD.


Los motores diésel y los llamados motores Otto de mezcla ligera no operan, o bien de hacerlo, excepcionalmente, en la ventana ?.En especial el motor diésel es un término tradicional de mezcla ligera que siempre y en todo momento opera con un exceso de aire (?>1). Los motores diésel que despiden por el cilindro de escape una mezcla exageradamente obscura acostumbran a concretar de mantenimiento, tienen algún inconveniente, o la mezcla inyectada se ha manipulado a través de "Chip-Tuning". Para la regulación de los motores diésel y de los motores Otto de mezcla ligera no puede emplearse una sonda de valor ?=1, puesto que no se puede valorar el comportamiento de las señales con mezcla ligera o bien cargada.


Sonda de banda ancha


Para este propósito se creó la sonda de banda ancha. El montaje de una sonda de esta clase es más complejo: está compuesta de capas con radiadores integrados. El principio de medición se fundamenta en tres partes:



  • el canal de difusión (azul) entre la salida del gas y el gas medido de la célula de Nernst,
  • la célula de bombeo (rosa) del mismo modo entre la salida del gas y el gas medido de la célula de Nernst,
  • la célula de Nernst (verde) entre el gas medido y el gas de referencia (aire).

El gas medido de la célula de Nernst se ve influido no solo por el gas evacuado sino más bien asimismo por un canal de difusión de flujo bombeado. El flujo bombeado se regula de tal manera que el flujo de dioxígeno generado por la corriente eléctrica de la célula bombeadora equilibra el flujo de dioxígeno del canal de difusión; así el gas continúa en ?=1. El flujo bombeado bombea en el caso de una mezcla cargada iones de oxígeno en el gas medido de la célula de Nerst y evacua si la mezcla es ligera. Conforme las peculiaridades del flujo va a poder determinarse el lambda del gas evacuado. La regulación del flujo es labor de un chip electrónico en la central electrónica del motor. La sonda NOx se emplea en automóviles con catalizadores de almacenaje de NOx. El montaje y modus operandi de estas sondas es afín a la de las sondas lambda de banda ancha.


Calefacción de la sonda


Ya que la temperatura de un motor frío está muy bajo trescientos °C, la sonda (y por esta razón el sistema de regulación) no marcha (o bien lo hace de forma limitada). De ahí que hoy día todas y cada una de las sondas llevan incorporado un factor radiador a fin de que la sonda alcance la temperatura conveniente. Merced a ello, garantizan un funcionamiento adecuado de la sonda aun en la fase de calentamiento del motor. La temperatura inmejorable de operación es, para sondas ?=1, de entre quinientos cincuenta y setecientos °C. Las variaciones de banda ancha operan a temperaturas de entre cien y doscientos °C más.


Aspectos eléctricos


Para eludir interferencias y funciones equivocadas del sensible elemento de control motivadas por alteraciones del voltaje, ya no se utiliza la masa común del vehículo para la calefacción y el voltaje de la sonda, sino más bien un cable separado para masa y señales conectado de manera directa a la central electrónica.


En los motores Otto de nueva generación se emplea una segunda sonda llamada sonda de monitoreo para monitorear la función del catalizador, y ubicada tras este. La central electrónica del motor puede cotejar los valores de la sonda anteriores al catalizador con los valores de la sonda de monitoreo. Si el catalizador está en perfectas condiciones hay una reacción siguiente de la sonda de monitoreo en frente de la señal de la primera sonda. Si el catalizador ya no está en perfectas condiciones puede perder su capacidad de almacenaje de oxígeno, con lo que se reduce la distancia entre la sonda del catalizador y la sonda de monitoreo. La central electrónica comunicará este inconveniente en forma de una señal de fallo que se guarda en la memoria, y un icono se activará en el panel de instrumentos.


La sonda de monitoreo, aparte de efectuar una tarea de diagnóstico del catalizador, puede prosperar la precisión de la primera regulación lambda y de la plausibilización de la primera sonda en el marco del autodiagnóstico.


Mediante el empleo de una sonda lambda ubicada en la chimenea de la caldera de condensación se puede medir el contenido de oxígeno y de este modo regular la mezcla, para eludir el empleo excesivo de aire, que acarrearía un empleo excesivo de energía por la parte del sistema de calefacción.


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