El secreto de la Lambda
La Lambda garantiza un aire limpio
λ
En la construcción de automóviles, la letra griega λ es sinónimo de aire limpio. En España, más de 18 millones de turismos salen con regularidad a las carreteras. De los cuales, unos 6 millones son vehículos diesel y 12 millones llevan un motor gasolina. De estos últimos, alrededor de 6 millones están equipados con un catalizador y el número de coches con catalizador aumenta día a día. Sin los catalizadores respiraríamos sustancias contaminantes en lugar de aire fresco. La Lambda es garante de que los catalizadores tienen un rendimiento optimo y que el aire sigue conservándose limpio. Valores de emisiones (fig. 1) Emisiones para vehículos nuevos (vehículos con motores de gasolina) vigente CO HC a partir de (g/km) (g/km) Euro I 07/92 2.72 k Euro II 01/96 2.20 k Euro III 01/00 2.30 0.20 Euro IV 01/05 1.00 0.10
2
NOx (g/km) k k 0.15 0.08
HC+NOx (g/km) 0.97 0.50
La legislación medioambiental no se queda parada y exige para los coches gases de escape cada vez más limpios. Para que no tengamos que vivir en una bruma permanente como la que experimentamos en algunas grandes ciudades, los valores permitidos para las emisiones de los vehículos nuevos (fig. 1) han sido prescritos mediante las normas Euro. En la actualidad, está vigente la norma Euro III y a partir de 2005, la norma de referencia será la Euro IV. Con esta medida se consigue reducir casi a la mitad la cantidad de gases de escape nocivos. La legislación exige la “reducción a la mitad” de los gases de escape nocivos y la sonda Lambda juega un papel importante en esta misión porque ayuda a reducir la cantidad de CO de 1,3 a 1,0 (g/km), la de HCV de 0,20 a 0,10 (g/km) y de NOx de 0,15 a 0,08 (g/km). En todos los turismos con catalizador de tres vías, la sonda Lambda garantiza el cumplimiento estricto de los valores límite.
Para el futuro se espera aumentar el número de sondas Lambda en el equipamiento de motocicletas y camiones que destacan por ser especialmente contaminantes. Las sondas Lambda también encuentran una nueva área de aplicación en las nuevas generaciones de motores de inyección directa de gasolina. La tecnología avanza rápidamente Y por este motivo, se ha introducido el sistema de diagnóstico a bordo (OBD). Con la ayuda de una segunda sonda Lambda, situada detrás del catalizador, se controla de forma continua el funcionamiento correcto del catalizador y de la sonda Lambda que se encuentra montada delante de éste. De este modo, cualquier fallo es visualizado inmediatamente en el tablero de instrumentos. Y en este caso hay que llevar el vehículo al taller
La formación y las características de las sustancias contaminantes Los gases de escape de los motores no sólo contienen productos inocuos como vapor de agua, dióxido de carbono y nitrógeno, sino también sustancias contaminantes peligrosas monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y óxidos de nitrógeno (NOx) (fig. 2). El volumen de la emisión de cada una de estas sustancias depende principalmente de la relación existente en la mezcla de aire y combustible. Los gases tóxicos llegarían a través del tubo de
escape al medio ambiente si no fuera por el catalizador, ya que en él los gases nocivos son transformados en productos no tóxicos: dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y nitrógeno (N2). Sin embargo, la combustión óptima del combustible y la transformación correcta de los gases de escape en el interior del catalizador sólo pueden ser garantizadas si el motor recibe la cantidad correcta de aire y combustible. La sonda Lambda se encarga de controlar este proceso.
Sustancias contaminantes (fig. 2)
O2 y gases nobles 0,7%
N2 71%
H2O 9.2% CO2 16.1%
Sustancias contaminantes 1%
CO HC NOx Sustancias sólidas
0.850% 0.050% 0.080% 0.005%
3
Efectividad Rosca M 18 x 1,5 Junta Tuerca hexagonal
Sellado de silicona Tubo protector
Cuando la mezcla de aire y combustible no ha sido ajustada con precisión, se produce un aumento de emisiones. Sólo cuando la relación de la mezcla es de 1 kg de combustible a 14,7 kg de aire (fig. 1) se puede garantizar una combustión completa y el catalizador puede convertir los gases de escape nocivos en gases que son respetuosos con el medio ambiente. Y para conseguir este objetivo es necesario que el motor reciba en cada momento las cantidades exactas de aire y combustible. Esta relación exacta
Relación de la mezcla (fig. 1)
de aire y combustible se denomina con la letra griega Lambda (λ). La sonda Lambda mide el contenido residual de oxígeno en el gas de escape y determina de este modo si la mezcla es estequiométrica*. Este término expresa que la relación entre la cantidad de aire y de combustible (internacional: A/F = air /fuel = mezcla de aire/combustible) (λ = 1) es la adecuada. Cuando los valores medidos son de λ < 1, tenemos en el interior del motor una mezcla rica en la que falta el aire, y cuando λ > 1, la mezcla es pobre y presenta un exceso
de aire. Para garantizar que se cumplan los valores límites para gases de escape, en la actualidad, casi todos los motores de gasolina trabajan con una mezcla estequiométrica de aire y combustible en la que λ = 1 (fig. 1 y 2). Sólo cuando se dan estas condiciones óptimas, el catalizador de tres vías consigue trabajar con eficacia absoluta y convierte las tres sustancias contaminantes (el número que da nombre al catalizador de tres vías) hidrocarburo (HC), monóxido de carbono (CO) y óxidos de nitrógeno (NOx), en sustancias no nocivas.
Cantidad de aire (fig. 2)
1 kg de combustible Mezcla rica (falta de aire) 0.9 λ
* El término Mezcla estequiométrica denomina la mezcla entre aire y combustible en una relación de 14,7:1 14,7 kg de aire
4
Mezcla estequiométrica 1.0 λ
Mezcla pobre (exceso de aire) 1.1 λ
y precisión Señal de sonda (cable negro)
Conector
Elemento calefactor (cable blanco) Masa de sonda (cable gris)
Tubo en fibra de vidrio
Catalizador % Ratio de conversión
Voltaje de la sonda
La sonda Lambda se encarga de la regulación correcta del suministro de aire y combustible al motor. En consecuencia, garantiza un nivel reducido de sustancias contaminantes, la marcha equilibrada del motor y, a la vez, optimiza el consumo de combustible y aumenta la vida útil del catalizador.
100
HC
50
1.0 NOx CO
V
0.2
0 0.9 λ Mezcla rica
1.0 λ Mezcla estequiométrica
1.1 λ Mezcla pobre
Funcionamiento
Las primeras sondas Lambda fueron desarrolladas al principio de los años 80 y NTK es uno de los pioneros en este campo. El éxito de la sonda Lambda se basa no sólo en ser la forma más efectiva de depurar los gases de escape, sino, además, en el continuo desarrollo de diferentes tipos de sonda, entre ellas las sondas con elemento calefactor y sin él o sondas que detectan la señal por generación de tensión o cambios de resistencia. Para regular la mezcla, los motores de gasolina Otto con inyección directa precisan unas sondas especiales de banda ancha.
Unidad de control del motor
Sonda Lambda
Combustible Aire
Sistema de mezcla de combustible
Motor
Catalizador de tres vías
Gas de escape
Para que el catalizador pueda funcionar de forma óptima, la relación de aire y combustible debe ser ajustada con precisión. Y de ello se encarga la sonda Lambda que detecta de forma continuada el contenido residual de oxígeno en el gas de escape. Mediante una señal de salida regula la unidad de control del motor (centralita) que, en consecuencia, ajusta con precisión la mezcla de aire y combustible.
5
La sonda Lambda de dióxido de circonio Cuerpo metálico con tuerca hexagonal Conexión del elemento calefactor (cable blanco)
Elemento calefactor Tubo protector
Masa de sonda (cable gris)
Aislador
Elemento de circonio Soporte cerámico
Señal de sonda (cable negro)
Junta
Estructura de la sonda de dióxido de circonio
Ambos lados del elemento están recubiertos de una capa fina y porosa de platino que desempeña el papel de electrodo. En cuanto aparece una diferencia entre la concentración de oxígeno en el interior y el exterior, se produce una migración de iones de oxígeno. Ello es posible gracias a la característica especial del elemento. Esta migración, a su vez, produce un voltaje (V). Los movimientos continuos de los iones de oxígeno permiten medir de forma inequívoca la mezcla de aire y combustible. El voltaje (fig. 2) es transmitido en forma de señal a la unidad de control del motor que se encargará de disponer los ajustes necesarios. Este procedimiento se repite varias veces por segundo y con la misma velocidad tiene lugar la modificación de los ajustes. Gracias a la señal de la sonda, la mezcla es continuamente enriquecida o reducida
El núcleo de la sonda Lambda de dióxido de circonio es una pieza de cerámica hueca en forma de dedo, hecha de dióxido de circonio. La característica principal de este electrolito sólido es que se vuelve permeable para los iones de oxígeno cuando alcanza una temperatura aproximada de 300ºC. Como funciona Este dato es importante porque el gas de escape fluye por el lado exterior de la pieza cerámica, mientras que en el interior se encuentra el aire de referencia (fig. 1). Ambos tipos de gas, el gas de escape y el aire de referencia, son medidos por la sonda Lambda a través de un contacto directo.
Principio de trabajo de la sonda de circonio (fig. 1) O2
Aire de referencia
O2
O2
O2 O2
O2
O2 Elemento de circonio
O2
O2
e-
Gas de escape
O2 O2
O2
Electrodo de platino
V
O2
•
El elemento calefactor incorporado en la sonda hace posible que la temperatura de trabajo pueda alcanzarse con mucha rapidez.
Atención
•
La sonda es extremadamente sensible a la gasolina con plomo: el plomo destruye los electrodos de platino de la sonda Lambda.
0.8 0.7
0.5 Electrodo de platino
0.4 0.3 0.2
O2
O2
El voltaje (V) está ocasionado por la concentración de oxígeno
6
La sonda de dióxido de circonio está equipada con un tubo protector especial que evita daños en el exterior y también choques térmicos provocados por salpicadras de agua.
0.6
-
eCapa porosa de cerámica
•
V 0.9
O2
-
-
Ventajas
Voltaje de la sonda (fig. 2)
O2
O2
para producir una mezcla cuyo valor medio corresponde al de una mezcla estequiométrica (λ = 1).
0.1 0
~ max. 0.7-1 s
La sonda Lambda de dióxido de titanio Tubo protector
Sustrato conductor Cable de señal
Soporte cerámico
Cuerpo metálico exterior Junta Elemento de Titanio
Estructura y modo de actuar de la sonda de dióxido de titanio
Aislador de cristal
Cuerpo metálico con tuerca hexagonal
gases. Cuando ésta presenta un exceso de oxígeno, el dióxido de titanio pierde conductividad. Y cuando la proporción de oxígeno es más reducida (λ < 1) aumenta la conductividad del dióxido de titanio. Con el dióxido de titanio, los cambios son especialmente rápidos de detectar a altas temperaturas. Por este motivo, la temperatura de trabajo de estas sondas Lambda está entre 200 y 700ºC. A partir de 850ºC existe peligro de dañar la sonda.
En el caso de la sonda de dióxido de titanio (fig. 3), el elemento de cerámica se confecciona utilizando una tecnología de capas múltiples de película gruesa. El elemento de cerámica está unido al elemento calefactor a través de esta capa. Una carcasa de acero inoxidable conectada al sistema de escape protege el cuerpo de medición contra daños exteriores (golpes) y choques térmicos.
Sellado
Ventajas
• •
Robusta y compacta
• •
No requiere aire de referencia
Material con alta velocidad de reacción
Alta resistencia, incluso a la gasolina con plomo y alcanza la temperatura de trabajo con gran rapidez
La resistencia eléctrica del dióxido de titanio se va modificando en relación proporcional a la presión parcial del oxígeno contenido en la mezcla de
Principio de trabajo de la sonda de Titanio (fig. 3)
R Electrodo de platino
Ti
4+
O2
O2
O2
-
Electrodo de platino
-
-
Gas de escape Cuanto más rica es la mezcla, más se reduce la resistencia (R)
7
Distribución de cables Sonda lambda de dióxido de circonio Modelo: EGO (sonda sin elemento calefactor)
Modelo: HEGO (sonda con elemento calefactor)
•
El cable negro transmite la señal a la unidad de control del motor. El contacto de masa tiene lugar a través de la rosca del sensor y el sistema de escape (1 cable).
•
•
El contacto de masa con el sistema eléctrico del vehículo se establece a través de la línea gris (2 cables).
El cable negro transmite la señal a la unidad de control del motor. Los dos cables blancos sirven para calentar la sonda. El contacto de masa es establecido a través de la rosca de la sonda y el sistema de escape (3 cables)
•
El contacto de masa con el sistema eléctrico del vehículo se establece a través de la línea gris (4 cables).
Con elemento calefactor
Sin elemento calefactor
4 cables 3 cables => señal => señal elemento calefactor (2x) elemento calefactor (2x)
1 cable => señal
2 cables => señal
Masa a través de carcasa
Masa aislada
Masa a través de carcasa
Masa aislada
EGO
ISO-EGO
HEGO
ISO-HEGO
Sonda lambda de dióxido de titanio Tipo I
8
Tipo II
rojo
➞ elemento calefactor (+)
gris
➞ elemento calefactor (+)
blanco
➞ elemento calefactor (-)
blanco
➞ elemento calefactor (-)
negro
➞
señal (-)
negro
➞
señal (-)
amarillo
➞
señal (+)
amarillo
➞
señal (+)
Mantenimiento de las sondas Lambda Indicaciones relativas al mantenimiento Debido a que las sondas Lambda están sujetas a determinado desgaste y envejecimiento, es recomendable comprobar el funcionamiento cada 30.000 km y/o con ocasión de la inspección de gases del vehículo. Los posibles fallos en el funcionamiento tienen los siguientes síntomas:
• • •
Problema
Solución
Cable y clavija fundidos debido al contacto con el sistema de escape.
Cambiar la sonda y colocar el cable de tal modo que no entre en contacto con el sistema de escape.
Cable roto y con puntas deshilachadas.
Cambiar la sonda y colocar el cable sin tensarlo demasiado.
Sellado de silicona desplazado o aflojado. Permitiendo la entrada de agua en la sonda.
Cambiar la sonda y colocar el cable sin tensarlo demasiado.
Sonda doblada.
Cambiar la sonda.
Agua en el interior del conector y óxido en los terminales.
Cambiar la sonda. Comprobar las conexiones eléctricas, la estanqueidad del conector y la conexión entre la sonda y la unidad de control del motor.
Depósitos de carbón que obstruyen las aperturas del tubo protector. Causa: mezcla demasiado rica o consumo excesivo de aceite debido al desgaste del motor y holguras en el pistón o en las guías de las válvulas.
Diagnosticar y eliminar el fallo. Observación: Los depósitos excesivos de hollín y lubricante en el tubo protector de la sonda no son provocados por la sonda.
Una marcha irregular del motor El incumplimiento de los valores establecidos para los gases de escape Un aumento en el consumo de gasolina
Indicaciones para el mantenimiento en caso de fallos
•
Vibraciones: Comprobar la sujeción
•
Daños mecánicos: Cambiar la sonda
•
Consumo de gasolina elevado: Comprobar el funcionamiento de la sonda
•
Destrucción de la sonda con gasolina con plomo: Cambiar la sonda
•
Señal de salida negativa: Cambiar la sonda
•
Conector flojo o con holgura: Comprobar la fijación
Cambio de sondas
•
Una sonda debe ser cambiada única mente por un modelo idéntico (con las mismas especificaciones)
Sustitución de la sonda paso por paso Atención: Deben utilizarse siempre los conectores adecuados para cada vehículo. Existen sondas especiales para cada vehículo, nunca aplicar soluciones provisionales. Comprobación del elemento calefactor Desconectar el encendido, retirar el conector y comprobar la resistencia entre los dos cables blancos ( OZA dióxido de circonio) o entre los dos cables rojos-blancos (OTA - dióxido de titanio). Si la resistencia es superior a 30 Ω, será necesario cambiar la sonda Lambda. Atención: La medición directa del voltaje de la sonda puede provocar daños en los cables.
9
Pruebas que pueden realizarse en el taller Del buen funcionamiento de la sonda Lambda no sólo depende la eficacia del catalizador.
En cada caso se procederá de acuerdo con las descripciones contenidas en la tabla de problemas y soluciones.
Las sondas Lambda defectuosas causan una serie de problemas.
Prueba de funcionamiento con osciloscopio
• • •
Antes de iniciar la prueba, debe comprobarse que el motor haya sido ajustado correctamente y de acuerdo con los datos del fabricante. A continuación, se ha de conectar la sonda al osciloscopio, usando el dispositivo de conexión adecuado. En esta operación, la conexión entre la sonda y la unidad de control del motor no debe ser interrumpida. Si la sonda Lambda funciona correctamente, a aprox. 2000 r/min. y dentro de un intervalo de reacción de aprox. 300 milisegundos (de mezcla pobre - a mezcla rica) se producirá un salto de tensión de entre aprox. 0,2 y 0,8 voltios. El intervalo de reacción para “mezcla rica – mezcla pobre” muestra valores similares.
•
Elevado consumo de combustible Catalizador inoperable o dañado Reducción de las prestaciones del motor Incumplimiento de la normativa medioambiental (impidiendo superar la inspección de gases de escape para vehículos)
El buen funcionamiento de la sonda Lambda debe comprobarse con regularidad en cada revisión y en las inspecciones de gases de escape. Puntos a verificar
•
Revisar la resistencia del calentador (superior a 30 Ω sonda defectuosa)
•
Rotura del cable o conector defectuoso
• • •
Sellado de silicona aflojado
Será necesario cambiar la sonda Lambda si la sonda emite una señal constante o si la reacción es demasiado lenta.
Humedad en el conector Signos de corrosión en los terminales del conector
antes de la prueba de funcionamiento, puesto que irregularidades en estas zonas también pueden distorsionar la señal de la sonda. Verificación visual del tubo protector de la sonda Incluso el estado del tubo protector de la sonda puede facilitar al especialista información sobre las posibles causas del mal funcionamiento. Voltaje de salida de la sonda Lambda en un circuito cerrado
•
Después de la fase de calentamien to en régimen normal, el voltaje de salida oscila entre 0 V y 1 V.
•
Cuando se corta el suministro de gasolina en la fase de empuje, el voltaje de salida es de aprox. 0 V.
•
Con carga plena, en la mayoría de los casos, el voltaje de salida alcanza 1 V. Señal de salida de la sonda Lambda Voltaje de la Sonda (V) Voltios (V) 1.0
Verificación visual
•
Comprobar si los cables están colocados correctamente
•
Daños visibles en la sonda
Aunque es cierto que la sola comprobación visual no es suficiente para determinar el funcionamiento de la sonda Lambda, resulta útil revisar visualmente todas las líneas de conexión, conectores y el cuerpo de la sonda
0.2
0.9
1.0
1.1
Relación entre aire y combustible
10
Plomo
Carbonilla
Aceite
La aparición de depósitos brillantes indica la presencia de plomo en el combustible. El plomo daña el platino de la sonda y del catalizador. En este caso es necesario cambiar la sonda y después del cambio deberá utilizarse siempre un combustible sin plomo.
Una excesiva cantidad de carbonilla puede obstruir el sensor y afectar a su tiempo de respuesta. La causa puede ser una mezcla demasiado “rica” o daños en el elemento calefactor de la sonda. En todo caso, será inevitable cambiar la sonda.
La excesiva cantidad de depósitos de color blanco o gris indica que se utiliza un combustible con aditivos o que el motor está quemando aceite. Determinados componentes en estos aditivos y en el aceite pueden ensuciar el sensor. Debe eliminarse la causa y cambiarse la sonda.
Diagnósticos que pueden realizarse en el taller Activación de la luz de alerta: Problemas con la sonda Lambda
Revisión de los cables
Proceso de prueba
Control
Comprobación visual de los cables ¿Rotura de cable o conector defectuoso? ¿Sellado de silicona aflojado? ¿Humedad en el conector? ¿Signos de corrosión en los terminales del conector? ¿Los cables están colocados correctamente?
Comprobación de la sonda
Comprobación visual de la sonda ¿Daños visibles en la sonda?
Análisis de la sonda
Prueba
1
Señal de voltaje de la sonda
Ejecución 1. Desconectar el encendido y extraer los conectores del sensor
Multímetro
Resultado El voltaje oscila entre 0 V y 1 V
Si no se obtiene el resultado previsto 1. La sonda puede estar dañada si el voltaje permanece constante 2. Desmontar la sonda y revisar si hay restos de aceite o si está dañada
2. Conectar el multímetro entre la señal del sensor (+ cable negro) y el punto de conexión de masa (-batería)
3. Reemplazar la sonda
3. Volver a conectar la sonda 4. Poner el motor en marcha por aprox. 2 min. a 2000 rpm 5. Realizar la prueba con el motor caliente
2
3
Elemento calefactor
Alimentación
1. Desconectar el conector de la sonda 2. Conectar el multimetro entre los dos cables blancos de la sonda
1. Desconectar el encendido y extraer los conectores del sensor.
Voltaje de 10,5 V o más
1. Del sistema de escape, que no tenga fugas de aire 2. De los conectores eléctricos 3. Del consumo de aceite (un consumo alto puede deberse a defectos en los segmentos del pistón y/o de las guías de las válvulas)
Admisión completamente abierta: voltaje de sonda aprox. 0 V
Resistencia a temperatura ambiente entre 2 ž y 14 ž (ohmios) ž
Comprobación
1. El calentador puede estar dañado. La sonda debe ser reemplazada
1. Revisar la línea de alimentación y la conexión de masa
2. Conectar el multímetro entre el cable de alimentación y el de masa en el conector del vehículo 3. Conectar encendido
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Las buenas ideas diseñan el futuro Los desarrollos de NTK aseguran un futuro excelente para las sondas Lambda. Incluso en la “categoría reina” de las carreras, la Fórmula 1, los equipos líder ya no se plantean la puesta a punto de sus motores sin las sondas Lambda de NTK. En competición, la potencia óptima del motor es muchas veces el factor decisivo para la victoria o el fracaso y esta potencia óptima es regulada por las sondas Lambda de NTK. Cuando unos pocos segundos deciden, el motor debe trabajar siempre de forma inmejorable para poder alcanzar el mayor rendimiento. Las sondas Lambda de NTK no sólo son sinónimo de unos gases de escape limpios, sino que, además, proporcionan un ahorro garantizado de gasolina y a potencia máxima.
Sonda Lambda de banda ancha UEGO (fig. 1)
12
Sondas Lambda de banda ancha UEGO Cada vez más aumenta la utilización de las denominadas sondas lineales o también llamadas sondas Lambda de banda ancha (fig. 1) con ventana Lambda de medición ampliada. NGK/NTK también es líder en tecnología como fabricante de este componente y posee más de 10 años de experiencia (desde 1991) con su producción en serie. La señal de salida representa el valor Lambda en banda ancha y es proporcional al contenido residual de oxígeno en el gas de escape. A fin de optimizar la producción de gases de escape y el consumo de combustible, el sistema detecta los momentos de funcionamiento en régimen estequiométrico y los momentos en que se encuentra por debajo o por encima de este valor. En el caso de los motores de inyección de gasolina normales, los motores de inyección directa (DI), CNG y los motores diesel, la
Consumo de combustible Reducción del 10-15% NOx
15 20 25 λ=1 Límite de marcha con mezcla pobre
(fig. 2) sonda, también juega un papel importante para mantener el aire limpio y proporcionar un ahorro en el consumo de combustible (fig. 2). Características
• • •
Máxima precisión y fiabilidad
•
Máxima rapidez en alcanzar la operabilidad gracias a la construcción compacta del elemento sensor
Minimiza el tiempo de respuesta No requiere aire de referencia del exterior, en consecuencia, puede utilizarse una carcasa absolutamente hermética
Sonda Lambda de banda ancha Unidad de control del motor
Sondas de NOx: Tan particular como el vehículo La reducción del consumo y de las emisiones son temas de alta prioridad en la actualidad y en el futuro seguiremos ocupándonos de ellos. Un coche que consume 3 litros está en boca de todo el mundo y por este motivo, los fabricantes han emprendido un nuevo camino que promete tener éxito en esta búsqueda: el motor de gasolina de inyección directa. El ahorro de consumo en este tipo de motores se sitúa entre el 12 y el 20%.
reducido de tiempo (aprox. 2 seg.). Gracias a la combustión de la mezcla rica, el NOx es liberado y es reducido a nitrógeno inocuo. Este proceso es denominado la fase de regeneración y se repite en la combustión con mezcla pobre aprox. cada 60 seg.
Sonda de NOx
Catalizador de NOx = CO
= NOx
= HC
H20 Co2 N2 O2
Combustión con carga estratificada
Funcionamiento Los óxidos nitrosos que son generados durante la combustión, posteriormente no pueden ser convertidos, de una forma óptima, en gases no nocivos. Por este motivo, se emplea un catalizador de NOx con acumulador que almacena los óxidos nitrosos de forma temporal. La sonda de NOx detecta cuando la capacidad del acumulador queda agotada y transmite de forma inmediata la “orden” de iniciar el servicio con mezcla rica (λ < 1) por un espacio
Cataliza dor de tres vías
60 s
2s
Combustión en fase de regeneración
Combustión con carga estratificada
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Soluciones innovadoras para el futuro En el desarrollo de nuevos productos, la industria se rige por lo que resulta realizable utilizando la última tecnología. Ya en el pasado, para NTK esta fórmula era una norma a seguir para el trabajo diario en los departamentos de investigación y una garantía para asegurar el liderazgo tecnológico de los productos de NTK. Así, a lo largo de los últimos años, los motores que incorporan la tecnología de NTK se han vuelto cada vez más ecológicos y esta tendencia seguirá también vigente en el futuro. Ya que, además, la política medioambiental da
los incentivos necesarios para que pueda ser así. En la actualidad, tanto el Gobierno Español como también el Parlamento Europeo y el Consejo de Ministros de la UE están trabajando para aprobar unas leyes nuevas con las que bajar el límite máximo de sustancias contaminantes para motocicletas. Para el año 2006, finalmente, está previsto que el nivel de emisiones de sustancias contaminantes de las motocicletas sea equiparable al nivel que debían cumplir los turismos en el año 2000. Por lo tanto, los valores límite de la norma Euro III, que incluyen ciclos de revisión más severos (ciudad, carretera, autopista), serán aplicables a las motocicletas.
Sonda Lambda con elemento plano (fig. 1)
14
Seguramente, cada vez más motoristas aprovecharán las prestaciones que ofrecen las sondas de calidad, en beneficio del medio ambiente y de su monedero. Porque las sondas Lambda garantizan un ajuste óptimo de la mezcla, reducen el consumo de combustible y, en consecuencia, ayudan a ahorrar dinero. Los investigadores de NTK ya están adentrándose en nuevas áreas a favor del progreso ecológico.
Sonda Lambda con elemento en forma de dedo (fig. 2)
La sonda Lambda plana
En el futuro, los pequeños motores de gasolina serán un ámbito de aplicación para las sondas
Comparada con la sonda tradicional en forma de dedo, esta sonda necesita menos tiempo para iniciar el funcionamiento y al mismo tiempo requiere menos potencia. Además, gracias a su estructura compacta y a un peso muy reducido, ocupa un espacio muy limitado.
Un césped cuidado es algo bonito, pero con un cortacésped tradicional, el mantenimiento resulta una tarea perjudicial para el medio ambiente: un equipo de investigadores suecos descubrió que cortar el césped durante una hora daña el ambiente igual que un viaje en coche de 150 km. Un cortacésped con catalizador regulado por una sonda Lambda también hará que el cuidado del césped resulte más ecológico.
Características
• • •
Construcción ligera y compacta Bajo consumo de energía Voltaje de salida constante, ya que no requiere aire de referencia
Carburador
Filtro de aire
Válvula de aire
Motor
Sonda Lambda
Marcha de un motor con carburador y catalizador regulado (fig. 3)
Unidad de control del motor
Catalizador
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El mercado de recambios Las sondas Lambda están expuestas a cargas térmicas, químicas y mecánicas considerables y por lo tanto están sujetas a un determinado desgaste. Las sondas Lambda de cierta edad reaccionan con retardo a los cambios en la mezcla, regulan con mucha lentitud y no alcanzan el nivel de voltaje normal. El consumo de combustible y las emisiones van en aumento y en las inspecciones de gases de escape se detectan irregularidades. NTK suministra sondas Lambda para primer equipo a vehículos de casi todos los fabricantes de coches del mundo entero. Gracias a muchos años de experiencia en el desarrollo y la fabricación de productos para la automoción, NTK se encuentra en la situación de poder ofrecer sondas Lambda para casi todos los vehículos del mercado.
todos los componentes del cuerpo metálico de la sonda, los conectores, los tipos de elementos y las resistencias calefactoras cumplen los requisitos del Certificado General de Aptitud Técnica (ABE) (fig. 1) TÜV y Dirección General de Automovilismo (KBA) Las pruebas exhaustivas de la TÜV demuestran que las sondas Lambda de NTK son compatibles con la pieza original. Cada una de las sondas se suministra con el Certificado General de Aptitud Técnica (ABE) (fig.1) de la Dirección General de Automovilismo (KBA) que certifica su idoneidad para ser comercializadas.
Nuestra gama de sondas Lambda siempre se ha ido adaptando y sigue adaptándose con esmero a las necesidades del primer equipo e incluye varios cientos de modelos diferentes. Como resultado de este trabajo se ha conseguido una gran cuota de mercado. Además, Certificado General de Aptitud Técnica (fig. 1)
16
Sonda Lambda con código de la KBA
Material de apoyo Catálogo Para el comercio y los talleres se pone a disposición un catálogo especial de sondas Lambda (fig. 1) que facilita de forma estructurada y clara la siguiente información:
• Aplicaciones. • Detalles técnicos. Fotos de clavijas a escala 1:1 del •original. Póster
Catálogo de sondas Lambda (fig. 1)
Nuestro póster técnico (fig. 2) para talleres en el formato DIN-A-2 presenta de manera gráfica los detalles técnicos de la sonda Lambda. En él, se describe la construcción, la instalación y el funcionamiento de la sonda Lambda, además de explicar los pasos a seguir en el diagnóstico de defectos e ilustraciones sobre los daños mecánicos. El catálogo de sondas Lambda y el póster técnico pueden solicitarse gratuitamente a NGK.
Póster sobre las sondas Lambda (fig. 2)
Sondas Lambda listas para el montaje, la elección acertada
• • • • •
Prueba de compatibilidad de la TÜV Montaje rápido, sencillo y seguro Emisión optimizada de gases de escape Rápida puesta en servicio Marcha “armónica” del motor
(Tel. 93 480 22 99)
listas para el montaje se ahorra cualquier trabajo adicional como, por ejemplo, recortar cables o manipular las piezas de unión, aspectos que aumentan el riesgo de fallos, puesto que agua, aceite y otras sustancias tienen una influencia negativa sobre el funcionamiento correcto. Por esta razón y en el interés del cliente se recomienda emplear siempre las sondas Lambda originales de NTK.
Facilidad en el montaje Con las sondas especificas que están
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líder de mercado en todo el mundo Ya hace mucho tiempo, los fabricantes de automóviles internacionales reconocieron el importante papel de las sondas Lambda en el cumplimiento de las normas de contaminación para vehículos. Como resultado de muchos años de experiencia: NTK es el líder de mercado en todo el mundo. NTK lleva produciendo sondas Lambda desde el 1982. En la actualidad, cada año en NTK se fabrican 20 millones de piezas, y la tendencia va en aumento, ya que, con la introducción del diagnóstico a bordo (OBD), se instala una segunda sonda detrás del catalizador. La lista de clientes de referencia de NTK se lee como el “Quien es Quien” del sector de la construcción de automóviles a nivel mundial.
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Los siguientes fabricantes de automóviles equipan sus vehículos con sondas Lambda: Aston Martin, Audi, BMW, Citroen, Daewoo, Daihatsu, Daimler Chrysler, Fiat, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, Isuzu, Jaguar, Kia, Lancia, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Opel, Peugot, Renault, Rover, Seat, Skoda, Subaru, Suzuki, Toyota, Volvo y VW.
Índice de palabras clave Aire de referencia
6
Monóxido de carbono (CO)
Averías en la sonda Lambda
9
Motor de carburador
Calefactor
9
Nitrógeno (N2)
3
Cambio de la sonda Lambda
9
Norma EURO
2
Cantidad de aire
4
Catalizador de tres vías
2,4,13
Osciloscopio
Catálogo
17
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Certificado General de Aptitud Técnica (ABE)
16
Póster
Coeficiente de conversión del catalizador
5
Combustión con carga estratificada
13
Comercio
16
Comprobación visual
10
Contenido residual de oxígeno
4
Choque térmico
6
Depósitos Depósitos de hollín Diagnóstico
10 9 11
Diagnóstico a bordo (OBD)
3
Dióxido de carbono (CO2)
3
Dirección General de Automovilismo (KBA)
16
Distribución de cables
8
EGO (sonda sin elemento calefactor)
8
Electrodo de platino
6
Elemento calefactor
11
Elemento en forma de dedo
14
Elemento plano
14
Exceso de aire Falta de aire
Prensaestopa de cable Prueba de funcionamiento
Relación aire y combustible
3
Relación de la mezcla
4
Señal de voltaje de la sonda Soluciones futuras Sonda de dióxido de titanio Sonda de NOx Sonda Lambda con elemento calefactor (HEGO)
12
Sonda Lambda de dióxido de circonio
6
Sonda Lambda sin elemento calefactor (EGO)
8
Sustancias contaminantes
3
Tensión de la sonda
Formación
17
Voltaje de la sonda
5
Mantenimiento de la sonda Lambda Mezcla estequiométrica
9 4, 5
Mezcla pobre
4
Mezcla rica
4
8 12
Ventana Lambda
Mando del motor
7 13
Sonda Lambda de banda ancha UEGO
Valores de emisión
9
11 14, 15
Sonda Lambda de banda ancha
4
Indicaciones relativas al mantenimiento
9 10 10
TÜV
8
17
10
4
3, 4
10 3, 4
Puntos de prueba
13
HEGO (sonda con elemento calefactor)
15
Pruebas
Fase de regeneración
Hidrocarburos
3, 4
5, 6 16 2 5,12,13 11
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