¿Qué es la Sonda Lambda y cual es su función?

Saber qué es la Sonda Lambda y conocer la función que realiza en el vehículo es determinante a la hora de prevenir averías.

La Sonda Lambda es un dispositivo que va montado en el tubo de escape antes o después del catalizador. Esta recibe los datos de la configuración de los gases de escape y, en función de su lectura, ordena a la inyección los cambios necesarios para mantener la relación en su grado óptimo.

• ¿Dónde se encuentra situada la Sonda Lambda?
• ¿Cómo ha evolucionado la Sonda Lambda en el tiempo?
• ¿Qué funciones realiza la Sonda Lambda?
• ¿Cómo regular una Sonda Lambda?
• Tipos de Sonda Lambda que existen
  • De Circonia
  • De Titanio
  • De banda ancha

En 1992, se endureció la normativa EURO obligando a reducir las emisiones mediante medidas concretas como: Eliminar el plomo de las gasolinas, reducir las cilindradas y el montaje de sensores y sondas para analizar los gases de escape, etc.

Está formada, principalmente, por un cuerpo cerámico de dióxido de circonio, recubierto con una tapa de platino y cerrado en un extremo. Todo esto alojado todo en un tubo metálico que sirve para protegerlo.

¿Dónde se encuentra situada la Sonda Lambda?

Localización de la Sonda Lambda en el motor: Se sitúa en el sistema de escape, enfrente del catalizador. La señal se conduce hasta la unidad de control del motor. Y se pueden encontrar sondas de dos puntos, de banda ancha o la regulación de dos sondas.

¿Cómo ha evolucionado la Sonda Lambda en el tiempo?

La primera Sonda Lambda apareció en los años 70, donde ya había presentes sondas tipo EGO – Sin calefacción y con un tiempo de respuesta útil de más de 120 segundos – tuviendo que pasar 2 minutos desde que se encendía el coche hasta que recibía una lectura.

Con el paso del tiempo, se ha ido mejorando la velocidad, estabilidad y precisión de la respuesta de la sonda, con un tiempo menor en puesta de servicio y mayor independencia del régimen del motor.

Se puede visualizar la evolución de las Sondas Lambdas de la siguiente manera:

• 1970: EGO, Sonda Lambda no calefactada > 120s
• 1990: HEGO, Sonda Lambda calefactada < 25s
• 1996: LSF, Sonda Lambda de tecnología planar < 15s
• 2000: UEGO, Sonda Lambda proporcional (Universal)
• 2004: FLO, Sonda Lambda de encendido rápido < 15s
• 2008: UFLO, Sonda Lambda de encendido ultra rápido < 10s

¿Qué funciones realiza la Sonda Lambda?

Tal y como hemos afirmado en el inicio del artículo, en 1992 se robustecieron las medidas de la normativa EURO, lo que llevó al montaje de sensores y sondas para examinar los gases de escape.

La función de la Sonda Lambda es monetizar la calidad del aire que se va a expulsar por el tubo de escape del vehículo; consiguiendo que la combustión interna del motor sea la correcta. Además, también permite que se calcule adecuadamente el combustible necesario en cada caso, manteniendo la propulsión y composición en la mezcla aire-combustible, así como mermando el consumo y las emisiones contaminantes.

Con un buen funcionamiento en la sonda Lambda, el rendimiento del motor será el correcto y la contaminación se reducirá considerablemente, satisfaciendo la normativa EURO. Por ello, la Sonda Lambda tiene dos funciones importantes:

• Función de control: Analiza la cuantía de oxígeno del aire controlando la proporción y haciendo de sensor. Esta función, hace necesaria la ubicación de la sonda lambda antes del catalizador.
• Función de información: Los datos de control de la sonda Lambda son recibidos directamente por el módulo de control del motor, permitiendo que este actúe según la cantidad de oxígeno registrada. El motor equilibra la mezcla y calcula la cantidad de combustible que le corresponde inyectar a los cilindros. De esta manera se mantendrían la eficiencia y el equilibrio.

Estas dos funciones hacen de la sonda lambda una pieza clave en todo motor, esencial para el buen funcionamiento del propulsor y que es capaz de evitar que se disparen las emisiones contaminantes en el vehículo.

Además, también es importante saber que el motor del coche, por si mismo, no puede controlar las proporciones de aire y combustible que entran en la cámara de combustión, sino que para controlar la mezcla se requiere de un elemento sensor, comúnmente llamado Sonda Lambda o sensor de oxígeno, que determine el porcentaje de aire y combustible introducido en el motor.

A su vez, la combustión requiere que el aire y el combustible estén mezclados en una proporción concreta, surgiendo una “relación estequiométrica”. En un motor de gasolina, la relación ideal es de 14,7:1; en otras palabras, se necesitan 14,7 gramos de aire por cada gramo de combustible para crear una combustión perfecta, pudiendo alcanzar valores de 12 a 16 gramos, siendo estos los límites.

• Mezcla pobre: Surge del exceso de aire en la mezcla, como cuando la mezcla alcanza 16 gramos de aire por gramo de gasolina. En estos casos, el motor aumenta la temperatura de la combustión, promoviendo la aparición de óxidos de nitrógeno (NOx). Si la mezcla es excesivamente pobre, el motor se pararía y el combustible no llegaría a inflamarse.
• Mezcla rica: Se produce cuando hay un exceso en la mezcla con respecto al aire que entra en la cámara de combustión del motor, como cuando la mezcla alcanza 12 gramos de aire por gramo de gasolina. En este caso, el exceso de combustible de combustible no se puede combinar al completo con el aire, sino que una parte del combustible se expulsará por el escape en forma de hollín y CO (Monóxido de carbono).

¿Cómo regular una Sonda Lambda?

En ocasiones puede resultar necesario regular la Sonda Lambda para ajustar correctamente la formación de la mezcla, así como la relación del aire con el combustible, adaptando el caudal del inyectado. Si la tensión es pobre o baja la magnitud de ajuste debe orientarse en dirección hacia la obtención de una mezcla rica; si en cambio la tensión es rica o alta, habrá que hacerlo en dirección hacia mezcla pobre. Existen dos métodos para lograr la regulación:

• Regulación Lambda constante: Surge cuando la sonda de banda ancha informa de una señal de tensión constante, obteniendo un mejor comportamiento de regulación de elevada dinámica. Por lo tanto, este tipo de regulación es apropiada para el funcionamiento con mezclas pobres o ricas de motores de inyección directa de gasolina.
• Regulación con dos sondas: Tiene una precisión limitada debido a la exposición de la sonda a importantes influencias medioambientales, si está situada detrás del catalizador, la exposición es mucho menor. Por ello se ha implantado una sonda Lambda calefactada en el sistema de escape después del catalizador – Cuya función es comprobar el funcionamiento del catalizador-.

La manera en la que se posicionan las Sondas Lambdas en el sistema de escape influye en la regulación de los gases de escape, ya que están expuestas a altos niveles de suciedad en estos. Si está situada después del catalizador, la reacción de la regulación sería más lenta debido a los largos recorridos de los gases de escape.

Tipos de Sonda Lambda que existen

Desde la primera sonda a las actuales, los avances tecnológicos han sido gigantes, por lo que podemos encontrar los siguientes tipos:

De Circonia

Se conocen como Sondas lambdas binarias y están compuestas de Dióxido de Circonio o Circonia. Estas poseen un electrolito sólido que proporciona una tensión eléctrica obtenida con la comparación de dos atmósferas (El aire exterior y los gases de escape).

Las mezclas pobres en combustible producen una tensión baja, mientras que las ricas en este producen una tensión alta. De esta manera, dan una respuesta binaria on-off con solo dos valores: 001, interpretado fácilmente por la electrónica.

De Titanio

El sensor de esta sonda se compone de óxido de Titanio y está introducido en el soporte cerámico calefactado. La resistencia de este varía en función de la cantidad de oxígeno presente en los gases de escape una vez calentado y durante 15 segundos.

A diferencia de las anteriores, estas no generan ninguna tensión, y el material sensor está hundido en los gases de escape, sin necesitar aire exterior.

Su función es variar la resistencia interna, sin tener una referencia de oxígeno ambiente o atmosférico. Si no hay oxígeno presente en los gases de escape, su resistencia será inferior a los 1000 ohmios. Si por lo contrario si que presenta gases de escape, significa que la mezcla es pobre y dará una resistencia mayor.

La ECU alimenta la Sonda Lambda con una tensión fija y lee la respuesta de la Sonda Lambda a través de un circuito divisor de tensión.

De banda ancha

A diferencias de las Sondas Lambdas de Circonia, estas proporcionan una respuesta continua, no binaria, midiendo con gran exactitud la composición de los gases de escape.

Contienen dos celdas electroquímicas que trabajan de forma convergente, una de las cuales mide el carácter (Rico o pobre) de la mezcla de gases, y la otra que reacciona en función de la señal de la primera celda y por la cantidad de oxígeno en el gas de combustión. Cuando estas celdas funcionan de manera conjunta, se proporciona una corriente eléctrica positiva para mezclas pobres, negativa para mezclas ricas y nula para mezclas perfectas o estequiométricas.

Se pueden diferenciar dos tipos de Sondas Lambdas de Banda Ancha:

• De primera generación: Contienen un canal de referencia del aire exterior semejante al de las Sondas Lambda binarias de Circonia.
• De segunda generación: No necesitan ese canal de referencia. Comparándolas con las anteriores, la falta de canal permite ahorrar en la potencia consumida por estas sondas.

Dependiendo de la aplicación de cada vehículo, es necesaria una Sonda de Banda Ancha u otra, sin que se puedan intercambiar entre sí.

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