Come funzionano i sensori O2

Tavola dei Contenuti

1. Introduzione agli ossidanti standard
   • Tipi di sensori ossidanti
   • Sensori Zirconia vs. Sensori Titanio
2. Come funzionano i sensori ossidanti
   • La reazione catalitica all'interno del sensore
   • Campionamento dell'ossigeno nell'escursione dei gas di scarico
3. La tensione di uscita di un sensore ossidante
   • Condizioni di ricchezza e di povertà
   • Misurare la tensione dell'ossigeno
4. La funzione principale del sensore ossidante
   • Il sensore ossidante come uno switch stoichiometrico
   • Il rapporto aria-carburante ottimale
5. Verificare l'efficienza di un sensore ossidante
   • Cattura dei dati con uno scan tool
   • Utilizzo di un oscilloscopio per una migliore visualizzazione
6. La temperatura di lavoro dei sensori ossidanti
   • Scaldatori integrati per raggiungere l'ottimale temperatura di esercizio
   • La gestione della temperatura tramite modulazione del ciclo di lavoro
7. Rimozione e installazione dei sensori ossidanti
   • Uso di strumenti specializzati per una facile rimozione
   • Importanza dell'uso di antisegno nella fase di installazione

Il Funzionamento dei Sensori Ossidanti

I sensori di ossigeno standard, comunemente noti come sensori ossidanti, sono componenti fondamentali del sistema di controllo delle emissioni dei veicoli. In questo articolo, esploreremo in dettaglio il funzionamento di questi sensori, i diversi tipi disponibili sul mercato e come poterli verificare per garantire il loro corretto funzionamento. Prima di addentrarci nel funzionamento dei sensori di ossigeno, è importante capire i tipi di sensori più comuni: i sensori di zirconia e i sensori di titanio.

I Diversi Tipi di Sensori Ossidanti

I sensori di zirconia sono i più comuni e sono ancora utilizzati oggi nella maggior parte dei veicoli. Questi sensori funzionano come una sorta di "batteria", producendo una tensione che varia in base alla quantità di ossigeno presente nei gas di scarico. In condizioni di ricchezza, cioè quando il rapporto aria-carburante è inferiore a quello ottimale, il sensore ossidante produrrà una tensione elevata. Al contrario, in condizioni di povertà, quando il rapporto aria-carburante supera quello ottimale, il sensore genererà una tensione bassa.

Un altro tipo di sensore ossidante è il sensore di titanio. Tuttavia, non è così comune come il sensore di zirconia e non verrà approfondito in questo articolo.

La Reazione Catalitica e il Campionamento dell'Ossigeno

Il sensore ossidante di zirconia sfrutta una reazione catalitica all'interno del sensore stesso per generare una tensione. Questa reazione richiede la presenza di idrocarburi e ossigeno. Nel sistema di scarico dell'automobile, l'ossigeno all'interno e all'esterno del tubo di scarico viene campionato per rilevare la differenza nella sua concentrazione.

In condizioni di ricchezza, quando l'ossigeno nell'escursione dei gas di scarico è più basso rispetto all'atmosfera, viene creata una differenza di potenziale che genera una tensione elevata nell'ossidante di zirconia. Al contrario, in condizioni di povertà, quando l'ossigeno nella fuga dei gas di scarico è simile all'atmosfera, viene generata una tensione bassa o nulla.

La Tensione di Uscita dei Sensori Ossidanti

La tensione prodotta dai sensori ossidanti dipende dal rapporto aria-carburante e dalla quantità di ossigeno presente nei gas di scarico. In condizioni di ricchezza, il sensore genererà una tensione alta, mentre in condizioni di povertà, la tensione sarà bassa o nulla.

È importante comprendere che il sensore ossidante funziona come uno switch stoichiometrico. Il punto di equilibrio è rappresentato da una tensione di circa 450 millivolt, che indica una miscela di aria e carburante ottimale. Se il sensore commuta tra tensioni superiori a 450 millivolt e inferiori a 450 millivolt, si dice che funzioni correttamente all'interno del sistema di controllo delle emissioni.

È necessario sottolineare che il sensore ossidante non fornisce informazioni precise sulla ricchezza o povertà della miscela aria-carburante. Non è possibile stabilire con certezza se la miscela è molto ricca o molto povera basandosi solo sulla tensione di uscita del sensore. Essa indica solo se la miscela è più o meno ricca rispetto al punto stoichiometrico, ma non fornisce una misura precisa del rapporto aria-carburante.