Bosch oxigena a los automóviles

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Robert Bosch recientemente invitó a Alianza Automotriz a visitar su planta ubicada en Andersen, Carolina del Sur, Estados Unidos, donde se fabrican diferentes tipos de sensores. En este viaje especial, se comprobó la avanzada tecnología de los sensores de oxígeno, básicos para mantener un alto rendimiento de gasolina y el mínimo de las emisiones de gases contaminantes en los automóviles, camiones y camionetas.

Tres décadas atrás Bosch desarrolló el sensor de oxígeno automotriz para ayudar a reducir las emisiones contaminantes en los vehículos. Usando el concepto de la “celda Nerst”, en donde el sensor de oxígeno genera un voltaje relativo al nivel de oxígeno en el aire que rodea al elemento cerámico de zirconia “dedal” o franja cerámica por etapas.

El flujo de iones de oxígeno ocurre cuando el gas rodea al elemento cerámico que contiene menos oxígeno que el “aire de referencia” dentro de dicho elemento, este flujo iónico genera un correspondiente voltaje que le indica a la computadora si los gases de escape tienen mezcla rica o pobre.

Bosch fabrica tres tipos de sensores de oxígeno en dicha fábrica: sensores con o sin precalentador de “dedal”, sensores “planares” con precalentador y sensores de banda ancha. Por lo que ésta, a partir de 1988, ha fabricado 100 millones de los mencionados componentes.

Sensores de oxígeno de dedal sin precalentador

El sensor de oxígeno original automotriz, de dedal sin precalentador, se instala en el múltiple de escape antes del convertidor catalítico. Hasta 1982, todos los sensores de oxígeno eran sin precalentador, y también eran usados en algunos vehículos hasta finales de la década de 1990.

Durables y confiables, son el tipo más común de sensores de oxígeno, usan un elemento hueco de cerámica en la forma de un dedal que se introduce en el múltiple de escape y el sensor genera un voltaje cuando alcanza una temperatura de 330 a 343 grados centígrados. La computadora del sistema registra la lectura del voltaje en el escape y determina si hay mucha gasolina sin quemar (mezcla rica) o demasiado oxígeno (mezcla pobre).

Una lectura de 0.9 volts indica exceso de gasolina en el escape, mientras que una lectura de 0.2 volts describe menos oxígeno. Estos sensores han funcionado bien en millones de vehículos por más de 30 años. Pero tienen un inconveniente, no toman lecturas ni mandan señales cuando el sensor esta frío, que ocurre al encender, cuando los gases contaminantes están en su máximo nivel.

Estos elementos son expuestos a altos grados de contaminación, y deberían verificarse cada 30 mil o 50 mil kilómetros y si es necesario reemplazarlos.

Sensores de oxígeno de dedal con precalentador

Los sensores originales de oxígeno sin precalentador dependen de los gases del escape para adquirir una temperatura funcional, conforme las normas de regulación se tornan más estrictas, existe la necesidad de sensores de oxígeno que funcionen más rápido para proporcionar lecturas al motor en forma más rápida.

Para monitorear arranques fríos, así como el desempeño normal, en 1982 Bosch desarrolló el sensor de oxígeno con precalentador, que utiliza un elemento eléctrico den-tro del dedal para maximizar la temperatura en menos de un minuto. Sin tomar en consideración las temperaturas del escape.

Los sensores de este tipo con precalentador de zirconia funcionan en forma similar a uno que no cuenta con el elemento, pero mandan señales de voltaje a la computadora del automóvil más rápido.

De esta manera dichos sensores sin o con precalentador, han sido mejorados y puestos al corriente a través de los años para que sean más eficientes, durables y fáciles de instalar.

Los mismos se localizan más adentro del escape, por lo que los convierte en menos susceptibles a los cambios de temperatura y deben ser verificados desde 90 mil hasta 160 mil kilómetros y si es necesario, cambiarlos.

Sensores de banda amplia

La próxima generación de sensores de oxígeno ha comenzado con el sensor de banda ancha con precalentador. Este sofisticado componente, utiliza la franja de cerámica y le añade un nuevo concepto: la celda de bombeo, que le permite medir la cantidad de aire/gasolina y producir una señal constante de aviso si la mezcla es pobre o rica.

Registra una señal directa en la mezcla, en lugar de una lectura variable, por lo que la computadora proyecta una mejor precisión para extraer o añadir gasolina y para mantener un estado óptimo de desempeño.

Los sensores de oxígeno de banda amplia responden en 100 milisegundos a los cambios de la combinación aire/gasolina, y alcanzan una temperatura de manejo a los 760°C en 20 segundos o menos y ofrece un buen aprovechamiento del combustible.

Sensores tipo planar

Los nuevos coches con sistema de inyección de gasolina OBD II, tienen la necesidad de contar con sensores de oxígeno más rápidos para que llegue a su temperatura ideal de funcionamiento, por lo que requieren sensores más durables y sensibles.

Así, el elemento recién desarrollado, es el sensor planar con precalentador, el cual provee información de las emisiones en el escape en un tiempo máximo de 12 segundos, después de que el motor es encendido.

En lugar del dedal de cerámica, este tipo de sensores utilizan un elemento plano de cerámica de zirconia con sólo unos milímetros de grosor, que es introducido al sistema de escape. Los electrodos, el conducto de la capa de cerámica y precalentador, están laminados juntos en una franja, por lo que es más pequeño, ligero y resistente a la contaminación.

Como son instalados exclusivamente en Sistemas de Inyección de gasolina multipuntos, están listos para mandar información al sistema de inyección varias veces en cuestión de segundos durante el encendido.

Su primera Introducción fue en el año de 1998 en el Volkswagen Beetle, el sensor plano ha ganado una aceptación que ya cuenta con el 50 por ciento de los sensores de oxígeno instalados en vehículos nuevos del 2004.

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