Sensori di ossigeno ed efficienza del catalizzatore

Apr 18, 2023

Non importa se si tratta di un sensore di ossigeno tradizionale o di un sensore di rapporto aria/carburante, misura la differenza nei livelli di ossigeno tra l'aria esterna e i gas di scarico. Conoscendo la quantità di ossigeno nei gas di scarico, la gestione del motore può controllare la quantità di carburante iniettato nel motore per ottenere la migliore potenza, efficienza ed emissioni possibili.

Se nel flusso di scarico si trova troppo ossigeno, il motore funziona con una quantità troppo magra. Se nel flusso di scarico viene misurata una quantità insufficiente di ossigeno, il motore funziona con una quantità eccessiva. Questa è una panoramica molto semplice dei sensori di ossigeno e dei rivestimenti del carburante, ma il punto è che la quantità di carburante bruciato nel cilindro determinerà la quantità di ossigeno nei gas di scarico.

Questo non è un processo perfetto. Il modulo di gestione del motore è sempre alla ricerca del miglior tempo di apertura degli iniettori. La concentrazione di ossigeno oscilla sempre tra ricco e magro. Quanto più sensibili sono il sensore dell'ossigeno e gli iniettori di carburante accurati, tanto più piccole sono le oscillazioni tra ricco e magro. Il rapporto aria/carburante più recente o i sensori a banda larga possono rilevare un'ampia gamma di condizioni del carburante. Inoltre, questi tipi di sensori si riscaldano più velocemente alle temperature operative.

Le informazioni provenienti dal sensore dell'ossigeno o dal sensore del rapporto aria/carburante consentono al sistema di gestione del motore di regolare i tempi di apertura degli iniettori di carburante. Sebbene esista il numero Lambda perfetto di 14,7 parti di aria per una parte di carburante per la migliore combustione possibile, molti motori funzioneranno al di fuori di questi intervalli. Ma, ai limiti della Lambda, l’ossigeno e il carburante possono combinarsi con azoto, idrogeno e carbonio per formare composti dannosi per l’ambiente.

I sensori di ossigeno monitorano anche il funzionamento dei convertitori catalitici. Controllando il rivestimento del carburante, è possibile controllare la temperatura dei letti catalitici. Il convertitore catalitico inizia a funzionare a una temperatura compresa tra 400 e 600 gradi F. La temperatura operativa normale può variare da 1.200 a 1.600 gradi. Controllando le temperature è possibile controllare le reazioni all'interno del convertitore.

Le reazioni all'interno del convertitore catalitico sono monitorate da un sensore di ossigeno sull'uscita chiamato sensore a valle. Il modulo di gestione del motore confronta i due sensori per vedere se i livelli di ossigeno vengono ridotti dal convertitore catalitico.

Il monitor dell'efficienza del catalizzatore verifica che il convertitore catalitico funzioni a un livello di efficienza sufficientemente elevato da mantenere le emissioni di scarico entro i valori predeterminati. Il PCM confronta i segnali dei sensori di ossigeno a monte e a valle per determinare lo stato del convertitore. Questi "test" sono chiamati monitoraggi di disponibilità.

Il convertitore ha un indice di efficienza calcolato dal produttore del veicolo. L'efficienza del convertitore è legata al livello di carburante del motore. Il livello del carburante è monitorato dai sensori di ossigeno e viene costantemente regolato dal PCM. Ciò aiuta a mantenere il convertitore alla temperatura corretta per un funzionamento più efficiente. Una delle cose che fa il convertitore è immagazzinare una certa quantità di ossigeno al suo interno. Se un motore funziona con una miscela troppo ricca, non può immagazzinare ossigeno. Se funziona troppo magro, i livelli di ossigeno potrebbero impedire al convertitore di raggiungere il suo intervallo di calore ottimale.

L'efficienza del convertitore può essere verificata con uno strumento di scansione e osservando il passaggio di O2 da ricco a magro. Gli oscilloscopi da laboratorio possono essere utilizzati anche per monitorare la commutazione. Una volta che l'efficienza scende al di sotto di un livello specificato e vengono soddisfatti altri criteri, verrà impostato un codice di efficienza.

La maggior parte dei convertitori inizia con un'efficienza di circa il 99% quando è nuova e diminuisce rapidamente fino a circa il 95%. Finché l'efficienza non diminuisce più di qualche punto percentuale in più, il convertitore farà un ottimo lavoro nel ripulire lo scarico. Ma se l'efficienza scende al di sotto del 92%, di solito si accende la lampada MIL.

I veicoli più recenti devono soddisfare un requisito LEV (Low Emission Vehicle) ancora più severo. Adesso c’è ancora meno margine di manovra. Un calo nell’efficienza del convertitore di solo il 3% può far sì che le emissioni superino i limiti federali. Lo standard LEV consente solo 0,225 grammi per miglio di idrocarburi.