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Dec 31, 2023

Problemas de banda ancha y el Junkbox Miata

Como siempre, estoy librando una batalla marginalmente ganadora contra mi Mazda MX-5 de 1991,

Como siempre, estoy librando una batalla marginalmente ganadora contra mi Mazda MX-5 de 1991, y esta es la historia de cómo llegué a instalar un sensor de oxígeno de banda ancha en mi pura sangre japonés. Surgió como parte de mi proyecto en curso para construirme un auto de carreras viable y descubrir por qué el motor de mi automóvil económico japonés de la década de 1990 funciona más como el ancla de un bote de la era Malaise de finales de la década de 1970.

Siempre me he considerado desafortunado. Mi gusto por el metal de principios de los 90 significa que nunca conocí el abrazo amoroso de los diagnósticos OBD-2, y tuve que arreglármelas con cualquier sistema tonto implementado por los fabricantes que recién comenzaban a producir sistemas confiables de inyección de combustible.

Esto generalmente implica colocar un puente de alambre en algún lugar, conectar un LED y ver cómo parpadean los códigos de falla. Mi Mazda no fue la excepción, y después de soportar un auto que estaba funcionando lo suficientemente bien como para dejar hollín en todo el parachoques trasero, tuve que ejecutar el diagnóstico.

Encontró tres códigos: uno para el sensor de ángulo de leva y dos para el sensor de oxígeno. Ahora, una falla del sensor de ángulo de leva (CAS) normalmente evitará que el automóvil funcione, por lo que es seguro asumir que fue una falla intermitente para vigilar.

El sensor de oxígeno, sin embargo, claramente necesitaba atención. Su trabajo es permitir que la unidad de control del motor (ECU) controle la mezcla de combustible en el escape y se asegure de que no sea demasiado rica o demasiado pobre. Como mi automóvil obviamente estaba funcionando demasiado rico y los códigos de diagnóstico indicaban una falla en el sensor de oxígeno, se necesitaba una reparación.

Subí el precio de los sensores de reemplazo, y se podía obtener un nuevo sensor de oxígeno por menos de $ 100. Sin embargo, no era exactamente lo que quería, ya que no todos los sensores de oxígeno son iguales. Los automóviles de los años 80 y 90 generalmente se enviaban desde el OEM equipados con lo que se llama un sensor de oxígeno de banda estrecha. Estos casi siempre consisten en una celda de dióxido de zirconia que emite un voltaje que depende de la diferencia en la concentración de oxígeno entre los gases de escape y el aire libre. Estos sensores generalmente se ubican en 0,45 V cuando la mezcla de combustible es estequiométrica, pero cambian rápidamente a 0,1 V en condiciones pobres y 0,9 V en condiciones ricas. La respuesta es altamente no lineal y cambia mucho con respecto a la temperatura y, por lo tanto, solo es buena para decirle a la ECU si es rica o pobre, pero no por cuánto. Las ECU con sensores de banda estrecha tienden a cazar mucho cuando se ejecutan en control de O2 de circuito cerrado: verá un motor en ralentí cazando a ambos lados de la mágica relación aire-combustible estequiométrica de 14,7, sin poder marcar el número correcto.

Como tengo la intención de cambiar a una ECU del mercado de accesorios en el futuro, tendré que ajustar el automóvil. Esto implica asegurarme de que las proporciones de aire/combustible (AFR) sean correctas, y para eso necesito poder medirlas correctamente. El solo hecho de saber si es rico o pobre no es suficiente, ya que a menudo es deseable hacer funcionar el motor intencionalmente rico o pobre en ciertas cargas del motor. Para obtener una lectura real de AFR, es necesario instalar un sensor de oxígeno de banda ancha. Estos son un poco más complicados.

Los sensores de banda ancha fueron perfeccionados por primera vez en 1992 por NGK y consisten en un sensor de banda estrecha combinado con una celda de bomba de iones especial montada en una pequeña cavidad de medición que tiene un orificio para alimentar los gases de escape. El módulo de control de banda ancha monitorea la concentración de oxígeno en el cavidad de medición a través del sensor de banda estrecha, y si detecta una condición rica, controla la corriente de la celda de bomba para bombear iones de oxígeno del aire exterior a la cavidad para consumir el exceso de moléculas de combustible. En una condición pobre, invierte la corriente de la celda de bombeo para evacuar el exceso de iones de oxígeno de la cavidad de medición. El controlador de oxígeno de banda ancha puede determinar la verdadera relación aire-combustible al monitorear la corriente de la bomba requerida para mantener la cavidad de medición en una mezcla estequiométrica.

Como un sistema de sensor de oxígeno de banda ancha cuesta solo alrededor de $ 250, no tenía sentido para mí comprar otro sensor de banda estrecha cuando tuve que actualizar a uno de banda ancha más tarde de todos modos. Elegí el kit de controlador de banda ancha Innovate LC-2 con el indicador DB. Viene con un sensor de O2 de banda ancha 4.9 de Bosch, el controlador LC-2, todo el cableado necesario para instalar y programar el controlador, así como un agradable indicador LED verde de 52 mm para que pueda regalar sus fechas con su conocimiento altamente preciso de su relación aire-combustible del automóvil. El LC-2 es un buen controlador para una configuración como la mía, ya que incluye una salida de señal de banda estrecha emulada. Esto me permite usar el controlador de banda ancha con mi ECU original, mientras ahorro para comprar una unidad de posventa que pueda comprender las salidas de banda ancha.

El primer paso antes de la instalación fue ejecutar una calibración en el controlador de banda ancha. Para hacer esto, el controlador debe encenderse sin el sensor conectado y dejarse durante aproximadamente 30 segundos hasta que los LED parpadeen correctamente. Luego, el controlador debe apagarse y luego volver a encenderse con el sensor conectado. Hice esto usando una fuente de alimentación de banco, sin embargo, la calibración falló ya que solo podía entregar 1 amperio que no era suficiente para el calentador del sensor. Un segundo intento con una fuente de alimentación ATX que podía proporcionar más corriente tuvo éxito.

Los requisitos principales de la instalación son alimentación conmutada de doce voltios para el controlador de banda ancha. Es importante encontrar una línea eléctrica que solo esté encendida cuando el encendido esté en la posición ON. Esto se debe a que el sensor de banda ancha tiene un calentador para mantenerlo a la temperatura adecuada para la medición. Si ejecuta esto directamente con doce voltios de la batería, agotará la batería incluso cuando el automóvil esté apagado y también quemará el sensor. Como mi coche se centra más en el rendimiento que en las comodidades, decidí comprometerme a no tener estéreo en el coche. Si insiste en dejar su estéreo instalado, es posible que desee ejecutar una línea separada de doce voltios con fusibles en su lugar.

Sin el estéreo, decidí instalar el medidor donde normalmente iría el estéreo del automóvil y lo conecté con las mismas líneas de alimentación, lo cual fue bastante fácil ya que algunos LED solo requieren un par de cientos de miliamperios como máximo. Mi padre tuvo la amabilidad de fabricar un panel de obturación estéreo para ajustar el indicador en el que se veía increíblemente ordenado una vez instalado.

El LC2 viene configurado con dos salidas analógicas, una de banda ancha en la línea amarilla y la salida de banda estrecha emulada antes mencionada en la línea marrón. Ejecuté la salida de banda ancha directamente al indicador y ejecuté la salida de banda estrecha emulada en un cable que se dirigía hasta el compartimiento del motor. Era más fácil empalmar las líneas del sensor de oxígeno de la ECU original allí, en lugar de pelear con un lío de cables debajo de la guantera. El truco fue cortar una pequeña hendidura en la arandela del arnés del motor principal en el cortafuegos para pasar mi nueva línea de sensor de O2.

Fue cuando estaba pasando este cable que me di cuenta de la causa probable de la falla original del sensor de O2. Un propietario anterior había instalado cabezales de escape personalizados, lo que requería mover el sensor de oxígeno original a una nueva posición. Como el arnés no era del tamaño correcto, cortaron la línea del sensor original y la empalmaron con un conector de "empalme rápido". Estas cosas son universalmente horribles y hacen conexiones terribles, y nunca deben usarse en un entorno automotriz, ni siquiera para una radio. ¡Esta es casi con seguridad la razón por la que la ECU no pudo obtener una lectura adecuada del sensor de oxígeno original!

A continuación, tuve que descubrir cómo enrutar el cable desde el controlador de banda ancha dentro de la cabina hasta el sensor montado en el escape. Los propietarios estadounidenses de Miata suelen pasar esto a través de una arandela de repuesto en el lado del conductor del cortafuegos, sin embargo, aquellos de nosotros que manejamos en el lado opuesto de la carretera no tenemos esto disponible. Trabajando en un automóvil entregado en Australia, pude encontrar una arandela perfectamente ubicada en el espacio para los pies del lado del pasajero para una pequeña manguera de aire acondicionado, y pasé el cable por allí.

Desafortunadamente, lo peor estaba por venir. Era hora de instalar el nuevo sensor en el escape. El problema era el carnicero absoluto que instaló el sensor previamente. El sensor había sido completamente cruzado y apretado a un nivel impío. Después de sumergirme mucho en aceites penetrantes, pude quitar el sensor viejo, pero los hilos ahora estaban completamente rotos, para usar el término técnico. No había esperanza de instalar correctamente el nuevo sensor sin antes solucionarlo.

Los que me conocen bien sabrán que no trabajo precisamente en los talleres mejor surtidos. El grifo del tamaño correcto me permitiría limpiar rápidamente los hilos sin mucho problema, pero tengo tantos grifos como autobuses de dos pisos. Con el reloj dando la medianoche, tampoco había absolutamente ninguna esperanza de un viaje a la tienda. Afortunadamente, aquí es donde las expediciones de depósito de chatarra de mi juventud vinieron a salvarme.

En años anteriores, después de haber intentado solucionar el problema de uno de mis viajes anteriores, compré un par de sensores de oxígeno de segunda mano en el depósito de chatarra. Tuve la suerte de encontrar uno todavía por ahí, y fue llamado para el servicio. Con mucha delicadeza, lo inserté en el tapón del sensor en el escape, dejándolo lo más recto y paralelo posible, antes de comenzar a apretarlo con cautela. Dando media vuelta más o menos a la vez, y luego retrocediendo un cuarto, como es la técnica, logré cortar un hilo útil en el escape y salvé el día. El nuevo sensor de banda ancha Bosch 4.9 ya estaba cuidadosamente recubierto con antiadherente, y ahora pude enroscarlo con cuidado en su lugar sin más problemas.

En este punto, eran las 2 a. m. y dependía de que este automóvil funcionara para poder impulsarme a mi casa en mi agradable y cómoda cama. Por un golpe de suerte, o quizás porque fundamentalmente hacer esta instalación correcta solo dependía de la soldadura correcta de seis cables, funcionó a la primera, ¡y el indicador cobró vida informando los AFR de mi motor! Una vez que el motor estaba caliente, uno podía observar claramente que el circuito de control de la ECU buscaba una mezcla estequiométrica a ambos lados de ese número mágico de 14,7. El éxito fue dulce.

En general, la instalación se realizó sin problemas para un proyecto que involucraba un automóvil de 26 años y algunas piezas viejas seriamente atascadas. Después de varias semanas de uso, puedo informar que el sensor está funcionando bien, aunque el consumo de combustible de mi automóvil sigue siendo notablemente bajo, lo que significa que debo seguir buscando otros problemas. Recomiendo a cualquiera que tome este truco si se dirige por un camino similar de modificación, y les deseo buena suerte con sus propios autos de proyecto. ¡Que vuelvan a las calles antes de que el óxido las devuelva a la tierra de vuestro jardín!