Sonda Lambda: Funcionamiento, Mezclas Ricas y Pobres, y Relación Estequiométrica

Sonda Lambda: Funcionamiento y Tipos de Mezcla

La sonda lambda, también conocida como sensor de oxígeno, es un componente crucial en los sistemas de control de emisiones de los vehículos modernos. Su función principal es medir la cantidad de oxígeno en los gases de escape, lo que permite a la unidad de control del motor (ECU) ajustar la relación aire-combustible para optimizar la combustión y reducir las emisiones contaminantes.

Funcionamiento de la Sonda Lambda

La sonda lambda genera una tensión que corresponde a la diferencia de oxígeno entre el aire exterior y los gases de escape. Este proceso se basa en un elemento cerámico especial, el dióxido de circonio, que se encuentra dentro de una carcasa protectora. Los gases de escape fluyen por el exterior del elemento cerámico, mientras que el lado interno está en contacto con el aire exterior.

Ambos lados del elemento cerámico están recubiertos con una fina capa porosa de platino, que actúa como electrodo. A temperaturas inferiores a 300°C, el material cerámico no es activo y la sonda no envía señales fiables. Para asegurar un rápido calentamiento durante el arranque del motor y mantener la temperatura mínima, algunas sondas están equipadas con un calefactor de resistencia eléctrica.

A partir de los 300°C, el dióxido de circonio se convierte en conductor de iones de oxígeno. El oxígeno en forma de iones atraviesa el elemento cerámico y carga eléctricamente la capa de platino, que funciona como electrodo. Las variaciones en la concentración de oxígeno a ambos lados del elemento generan un flujo de iones que provoca una tensión. Los cambios en el voltaje proporcionan información a la ECU, que ajusta la relación de mezcla para alcanzar su valor estequiométrico.

Cuando la relación aire-combustible es pobre (> 1), la tensión producida es baja, alrededor de 100 mV. Si la relación es rica (< 1), la tensión es elevada, cerca de 900 mV.

Tipos de Mezcla

Mezcla Pobre

Una mezcla pobre se produce cuando hay un exceso de aire en la mezcla aire-combustible. En estas condiciones, la temperatura de combustión en el motor aumenta, lo que facilita la formación de óxidos de nitrógeno (NOx). Además, si la mezcla es extremadamente pobre, el combustible puede no llegar a inflamarse, lo que puede provocar que el motor se detenga.

Mezcla Rica

Una mezcla rica se produce cuando hay un exceso de combustible en la mezcla aire-combustible. En este caso, el exceso de combustible no se puede combinar completamente con el aire, lo que resulta en la expulsión de hollín y monóxido de carbono (CO) por el escape.

Relación Lambda

La relación lambda (λ) es un indicador de la eficiencia de la combustión:

• λ = 1: Se obtiene una combustión perfecta, ya que la cantidad de aire aspirado coincide con la cantidad teórica necesaria.
• λ < 1: Indica una escasez de aire, lo que resulta en una mezcla rica en combustible. Por ejemplo, λ = 0.8 significa que el aire aspirado es solo el 80% del necesario.
• λ > 1: Indica un exceso de aire, lo que resulta en una mezcla pobre. Por ejemplo, λ = 1.20 significa que el aire aspirado es un 120% del teórico, es decir, un 20% más de lo necesario.