O sinal da sonda lambda pré-catalisador vai além da determinação da mistura ar/combustível

Apresentaremos considerações teóricas sobre o sistema de ignição e os fatores que influenciam seu funcionamento, em que identificamos um problema mecânico do motor através da análise do sistema de ignição

Olá, caros leitores! Nesta matéria vamos apresentar a diversidade de diagnósticos que podemos realizar através da análise criteriosa do sinal emitido pela sonda lambda pré-catalisador.

Iremos demonstrar de forma didática a influência que os sistemas de admissão de ar e de combustível têm sobre o funcionamento do sensor de oxigênio.

Por fim, mostraremos um caso real que exemplifica a aplicação prática dos conceitos apresentados nesta matéria.

Sonda lambda ou sensor de oxigênio pré-catalisador (EGO – EXAUST GAS OXIGEN)

A sonda de oxigênio transmite instantaneamente à unidade de controle do motor (UCE) um sinal de retroação sobre o teor em oxigênio dos gases de escape.

Funcionamento

A sonda de oxigênio, também conhecida como sonda lambda, é um dos elementos mais importantes dos sistemas antipoluição e de injeção. Ela está aparafusada no tubo de escape antes do catalisador.

É utilizada pelo módulo de controle do motor para:

• Verificar o comportamento da combustão para o controle da relação estequiométrica;
• Realizar as correções autoadaptativas nos motores ciclo Otto.

O corpo da sonda é um tubo fechado em uma extremidade e fabricado em cerâmica contendo dióxido de zircônio. As paredes internas e externas do tubo estão cobertas por uma fina camada de platina microporosa, cada camada de platina é um eletrodo.

Uma conexão elétrica está ligada ao eletrodo positivo interno; o eletrodo negativo está conectado à massa da base pela rosca ou por um cabo específico. Um tubo de proteção cobre a parte exposta aos gases de escape. Fendas feitas no tubo de proteção permitem o contato dos gases de escape com o eletrodo externo.

Uma passagem de ar externo até o eletrodo positivo dentro do tubo cerâmico.

Para que a sonda funcione corretamente, esta passagem deve permanecer livre o tempo todo. A figura abaixo apresenta a construção de uma sonda lambda com dióxido de zircônio.

Dependendo do teor em oxigênio dos gases de escape, esta sonda gera uma tensão que varia entre 0 e 1V.

A cerâmica em dióxido de zircônio que forma o corpo da sonda é um material condutor de íons de oxigênio.

A diferença de concentração do oxigênio entre os gases de escape em contato com o eletrodo externo e o ar de referência (externo), que age sobre o eletrodo interno, produz uma tensão elétrica proporcional a esta diferença. A figura a seguir  mostra os efeitos que o teor de oxigênio sobre a tensão produzida pela sonda.

A variação da taxa de oxigênio entre as duas superfícies de zircônio aquecido a, aproximadamente, 350ºC produz uma tensão elétrica interpretada pela unidade de controle do motor (UCE). Antes desta temperatura, a UCE despreza os sinais que possuem sinais muito baixos. A figura a seguir mostra a forma de onda de referência de uma sonda lambda em perfeito funcionamento.

Em resumo, esta sonda tem a função de uma fonte geradora de tensão. Quando a relação da mistura ar-combustível for pobre, a presença de oxigênio nos gases de escape é elevada e o sinal elétrico fica abaixo de 450mV.

Uma mistura rica, inverte o resultado e produz tensões acima de 450mV.

O que faz a mistura ficar rica ou pobre?

Vários fatores podem causar leitura indicativa de mistura rica: filtro de ar obstruído, problemas em velas e cabos de vela, mau funcionamento de bobinas, respiro do motor obstruído (o que faz com que os vapores de óleo contaminem o sistema) e, até mesmo, a pressão de linha de combustível: elevação de pressão ocasionada por obstrução no retorno ou problema no regulador de pressão, ou ainda queda de pressão na linha de combustível seguida de retorno da pressão normal também causam enriquecimento da mistura evidenciado pelo sinal da sonda, conforme apresenta a figura abaixo.

Se o motor estiver trabalhando fora da temperatura ideal pode causar tanto mistura rica (frio demais) quanto mistura pobre (quente demais). Ou seja, o problema pode estar na válvula termostática travada fechada ou aberta (ou mesmo ausente, em caso de mistura pobre) e no sensor de temperatura do líquido de arrefecimento. Outro fator que pode alterar a leitura da sonda lambda é a qualidade do combustível no tanque.

Para leitura indicativa de mistura pobre, verifique também entradas falsas de ar (na mangueira do servo freio, por exemplo) e o sensor MAP ou T-MAP, responsável pela pressão do ar no coletor, que, se não estiver funcionando corretamente, pode alterar a mistura ar-combustível.

A figura  a seguir mostra o sinal da sonda que indica mistura pobre na relação ar/combustível.

Estudo de Caso

Para demonstrar a aplicação prática dos conceitos apresentados nesta matéria, iremos mostrar um caso, cedido gentilmente pelo reparador Francisco Edveudo Gomes Pinheiro, proprietário da Oficina O Pinheiro, localizada na rua Antonio Juracy Ricarte, bairro Passaré, cidade de Fortaleza, Ceará.

O proprietário de um Peugeot 2007, figura abaixo, chegou na oficina relatando que toda vez que parava no sinal, o motor do veículo deixava de funcionar, ou seja, não segurava na marcha lenta.

Pinheiro, como é comumente chamado, realizou o planejamento de sua estratégia de diagnóstico, e decidiu como primeiro teste, passar o scanner automotivo a fim de verificar a presença de algum código de falha na memória da central de controle do motor. 

Ao realizar a verificação, constatou que não havia nenhum código e, assim, partiu para novas verificações. 

Utilizando o scanner para ver os parâmetros contínuos, ou monitor de dados para ver alguma anormalidade no sinal dos sensores, o reparador observou que o sinal da sonda lambda pré-catalisador estava diferente da norma.

Ao ver o parâmetro sinal da sonda no modo gráfico do scanner concluiu que havia problemas na mistura, pois de acordo com a imagem havia momentos de enriquecimento da mistura. Entretanto, antes de iniciar o procedimento de verificação da causa do problema, Edvaldo, utilizando-se de um osciloscópio, procurou visualizar o sinal da sonda com maiores detalhes para confirmar se realmente ocorria o enriquecimento. A figura abaixo exibe o sinal da sonda captado pelo osciloscópio.

Ao ver a imagem confirmou que realmente havia o enriquecimento. O técnico, utilizando-se de sua experiência e dos conhecimentos adquiridos em treinamentos e capacitações que constantemente fazia, partiu para a análise do sistema de combustível verificando a pressão da linha com o intuito de constatar alguma variação de pressão que justificasse os repentinos enriquecimentos da mistura.

Após a análise da pressão da linha de combustível constatou que a pressão baixava para um valor de aproximadamente 2 Bar e voltava repentinamente para a pressão normal em torno de 4 Bar, e que nesse momento de retorno para a  pressão normal ocorria o enriquecimento da mistura.

Desta forma, o técnico substituiu a bomba de combustível e fez uma nova verificação do sinal da sonda para confirmar a eficiência do diagnóstico. 

A figura apresenta o sinal da sonda perfeita, evidenciando o funcionamento regular do sistema de combustível e, desta forma, confirmando a assertividade do diagnóstico.

Caros leitores, nesta matéria procuramos mostrar a possibilidade de análise de diversos sistemas do veículo através da observação do sinal da sonda lambda pré-catalisador a fim de capacitá-los na realização de diagnóstico tendo como referência a relação da mistura ar/combustível. 

Para elevar ainda mais a assertividade no diagnóstico e reduzir o tempo de análise em situações como essa, contar com informação técnica confiável faz toda a diferença.

Com a SIMPLO, o reparador tem acesso rápido a diagramas, parâmetros de funcionamento, estratégias de controle e dados específicos de cada sistema, permitindo interpretar sinais como o da sonda lambda com muito mais segurança e precisão. Isso significa menos tentativa e erro, mais produtividade na oficina e diagnósticos realmente profissionais no dia a dia.

Até a próxima.