Sensores de un sistema de Inyección Electrónica Diesel

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Sensores de un sistema de Inyección Electrónica Diesel

Mensagempor admin » 23/jun/2018, 20:11

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Sensores de un sistema de
Inyección Electrónica Diesel
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Sensores del sistema de Inyección
Objetivo
Relevar y transmitir información respecto del funcionamiento del motor.
Principios físicos de funcionamiento
• Efecto Hall
• Piezoeléctricos
• Hilo caliente o placa caliente
• Potenciómetro
• Termistores
• Sensores tipo switch
• Otros
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Sensores inductivos
Sensor inductivo de volante
Los sensores inductivos constan de una
bobina , un imán permanente y una
rueda dentada.
V
Sensor
inductivo
Rueda
dentada
Señal típica de un
sensor inductivo
en volante Tensión generada
4
Los sensores inductivos colocados en el volante del motor o en árbol de levas
están formados básicamente por una bobina sobre un imán permanente.
• El campo magnético del imán permanente es alterado por el paso de los
dientes de la rueda, tal como se indica en la figura: cuando frente al imán hay un
diente el flujo magnético es máximo y cuando hay un espacio vacío el flujo
magnético es mínimo.
• Esta circunstancia genera una onda alternada entre los terminales eléctricos
del bobinado del sensor.
• Muchas ruedas dentadas tienen un faltante de uno o dos dientes a los efectos
de reconocer la posición de cada cilindro.
• En otras ocasiones, al no tener nada que identifique al PMS y fase del cilindro
1, se hace necesario la ayuda de otro sensor, dando lugar así a los esquemas
con sensores en el árbol de levas.
Sensores inductivos
5
Sensores inductivos
Ejemplo de Sensor inductivo con 4 dientes
Rueda dentada
Imán permanente y bobina.
• El circuito típico de un sensor inductivo
es muy simple, consta de una bobina y
dos terminales que van a la central de
control. A la bobina llegan dos
conductores que llevan la señal a la
central de control.
• Los mismos están revestidos de una
malla metálica o película de blindaje para
evitar interferencias.
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• Como se observa, la misma es una señal de onda alternada. Pasa por un máximo y
decrece para hacerse nula. Luego de eso se hace negativa y crece hasta hacerse
nula nuevamente. En este punto se repite el ciclo.
• La cantidad de veces que esta onda se repite en un segundo se llama frecuencia f y
se mide en Hertz (Hz). A mayor velocidad de la rueda dentada, mayor cantidad de
pulsos de la onda y mayor frecuencia.
• El periodo T es el tiempo medido en segundos en que tarda la onda en repetirse.
De lo dicho anteriormente se desprende que a menor T tenemos mayor frecuencia f.
T = período
Sensores inductivos
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Sensor de Efecto Hall
Principio de funcionamiento del sensor Hall
El dispositivo de la figura consta de:
• Un semiconductor
• Un imán o campo magnético B que incide en el
semiconductor
• Una corriente eléctrica I H perpendicular al campo,
que es generada por una fuente externa.
La interrupción alternativa del campo magnético
genera una señal de onda cuadrada V.
V
v
8
T = período ; f = 1 / T
1000 RPM
2000 RPM
• El sensor tipo Hall tiene un principio de funcionamiento muy diferente al sensor tipo
inductivo. La señal emitida por él es de onda cuadrada como se ve en la figura y se
señaló en la página anterior.
• Un elemento Hall, que es un semiconductor recibe el campo magnético de un imán
permanente cuando entre ambos sólo hay una ventana. Cuando una de las placas del
rotor se interpone no recibe este campo y emite una señal cuadrada de tensión.
• Un cableado de este tipo de sensor tiene tres conductores. Uno de ellos tiene recibe
polarización de la central o de la red del vehículo (5 V ó 12V), otro es masa y el tercero
emite la señal del sensor. A diferencia de los sensores inductivos, este sistema de
generación de pulsos necesita de una polarización para poder generar una señal.
Sensor de Efecto Hall
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Principio de funcionamiento en el interior
de un sensor Hall:
Sensor de Efecto Hall
Los sensores de efecto hall reales funcionan
con un esquema como el siguiente.
• Una pastilla de semiconductor es sometida a
un campo magnético externo. La pastilla
genera una señal que polariza la base de un
transistor. La señal recogida por el voltímetro
es de máxima en este caso.
• En esta situación el transistor se hace
conductor por lo que circula corriente y pone
el colector a masa.
• La señal recogida en este momento por el
voltímetro es de mínima.
+
N S
V
Emisor
Colector
+
N S
V
Pastilla de
semiconductor
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Sensores de presión/depresión
Los sensores de presión son ampliamente usados en sistemas de Inyección
de gasolina para tomar señales de diversas magnitudes:
• Depresión en conducto de admisión
• Presión barométrica
• Presiones de descarga de turbocompresor
• Presiones de combustible y/o depósito.
• Presiones de lubricante y otros usos.
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Sensores activos
Sensores pasivos
Producen una diferencia
de tensión entre caras
Producen una variación de
resistencia
12
13
14
Sensores de presión
• Principio de funcionamiento
Una placa de material sensible a los cambios de presión
emite una señal analógica.
1 – toma de vacío/presión, 2 - cápsula
con elemento sensible, 3 - cableado
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Sensores de presión analógicos - Principio de funcionamiento:
•En la figura se representa un elemento electrónico sensible a la deformación
mecánica (el elemento tiene impresa una serie de resistencias tipo puente de
Wheatstone).
Cualquier deformación del elemento trae aparejado una variación de la
resistencia eléctrica.
•En estado de equilibrio la señal recogida entre los bornes A y B es nula. En
ese caso se cumple la condición siguiente:
R1 x R2 = R3 x R4
•La señal no es nula cuando a todo el conjunto se lo somete a una
deformación. En ese caso la ecuación anterior no se cumple pues una o mas
resistencias han variado su valor.
R1 x R2 ≠ ≠ R3 x R4
•En este caso el puente está en desequilibrio. La central recoge la señal que
provoca este desequilibrio. Se los llama extensómetros y por lo general se
los fabrica impresos en una delgada película deformable.
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Sensores MAP – Tipo analógico
Usados para sensar depresión de múltiple de
admisión. Producen una señal de tipo analógica como
la mostrada abajo.
Curva de tensión de un sensor MAP analógico
US = tensión de salida en Volts
kPa = presión medida en Kilo Pascal
mbar = presión medida en milibares
1 – Cuerpo del sensor
2 – Placa electrónica
3 – conexión de vacío o presión
5V – polarización +5 Volt
Us – salida de señal
O – Masa electrica
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Sensores de presión.
Los sensores de presión y depresión son muy usados en algunos modelos de
inyección de combustible para medir la depresión del múltiple de admisión (sensores
MAP), para las correcciones por altitud y densidad ambiente, y algunos sistemas
para el avance de ignición pues la carga del motor es indicativo del avance
necesario (junto con las RPM).
Cuando son usados para medir la presión ambiental se los llama sensores BARO
o barométricos. Muchas veces están incluidos dentro de la central de control del
sistema.
También se los usa para medir
presión de combustible.
Tensión de
salida
Presión de combustible
Transmisor de presión
de combustible
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Sensor másico de aire (MAF)
Ejemplo a
1 – cuerpo del medidor
2 – aire entrante al conducto
3 – salida de aire medido
4 – salida de aire
Ejemplo b
1 - sensor de temperatura, 2 - aro
con hilo caliente,
Ejemplo C
1 - circuito amplificador, 2 -
cubierta, 3 - soporte
metálico, 4 - tubo interior
con hilo caliente, 5 -
carcaza, 6 - pantalla, 7 - aro
fijador
Ejemplo D - topo placa caliente
a - soporte, b - sensor placa
caliente, 1 - soporte cerámico, 2 -
corte, 5 - soporte del sensor
Rk
R1
R H
R S
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Sensores tipo hilo caliente o placa caliente (MAF)
• Llamados sensores másicos pues su señal es
proporcional a la masa de aire (Kg/hora) que
ingresa al motor.
• Funcionan igual que los puentes de Wheatstone
vistos anteriormente. Una resistencia de formas
variadas está puesta en la corriente de aire. El calor
extraido a la misma por el aire hace que varíe el
valor de su resistencia.
• R1 x R2 = R3 x R4 → V AB = 0
• R1 x R2 ≠ R3 x R4 → V AB ≠ 0
Kg/Hr
V
Curva de señal de un sensor MAF
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Reflujo
Aire aspirado
Medidor de masa
de aire
Canal de
medición
Corriente
parcial de aire
Sensor
Tapa
Cuerpo
Sensor másico de aire tipo Reflujo …
Durante el funcionamiento normal del motor se producen ondas de presión en él tobo de
admisión, que restan exactitud a la medición de los sensores másicos. El sensor de reflujo
corrige esta circunstancia teniendo en cuenta la cantidad de aire de reflujo para una
medición muy exacta.
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Sensor másico de aire tipo Reflujo …
La forma en que el sensor de medición capta el aire
de reflujo está sintetizado en la ilustración.
Dos resistencias de medición captan la difusión de
calor de una placa calefactora central.
Durante el flujo de admisión normal la temperatura
de la primera resistencia es menor, como se
muestra.
Lo inverso sucede cuando existe un reflujo de aire.
Resistencia de
medición 1
Resistencia de
medición 2
Temperatura en
cara resistencia
Aire de reflujo
Aire de admisión
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Los sensores resistivos tiene la capacidad de variar su resistencia en función de una
posición determinada. Tienen mucha aplicación en sensores de sistemas de inyección,
tales como:
• Sensores de posición de mariposa(TPS)
• Sensores de pedal de acelerador
• Sensores de accionamiento de válvula EGR
• Otros sensores de posición de diversos elementos rotativos o incluso lineales.
Pueden ser de los siguientes tipos
• Pista potenciométrica simple
• Doble pista
• Con o sin interruptores de máximo-mínimo
Sensores resistivos tipo potenciómetro
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Sensor de mariposa o TPS
• Objetivo: enviar una señal de tensión proporcional al ángulo de apertura de la mariposa
de aceleración.
1 – Potenciómetro de pista simple
2 – Cursor del PTC
3 – Máxima apertura
4 – Posición plena carga
5 – Posición ralentí
6 – Punto de cambio de señal
V
Ángulo ∠ ∠ º
5V
0.5V
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Sensores de temperatura
•Termistores: elementos que cambian su resistencia eléctrica en función del cambio de
temperatura. Los mismos envían información a la central de control respecto de las
temperaturas de refrigerante de motor y aire de admisión. Esta información es de suma
importancia para el cálculo del tiempo de inyección de combustible. También es
importante la señal de estos sensores para:
Corte de un sensor de temperatura
1 - Estrategia de funcionamiento de motor frío
2 - Corte de combustible en desaceleración
3 - Control de válvula EGR
4 - Control de inyección adicional de aire (en
frío para reducir HC y CO)
5 – Estrategia de Comando de
electroventiladores
6 – Cálculo de la densidad de aire
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Existen dos variedades diferentes de sensores de temperatura, en función de la
variación de resistencia con el cambio de temperatura. Su principio de funcionamiento
es el de los termistores, como se explico anteriormente.
• Tipo NTC: Coeficiente de temperatura negativo - la resistencia del mismo
disminuye a medida que la temperatura aumenta. La mayor parte de los sensores
de temperatura son de este tipo.
• Tipo PTC: se comportan de manera exactamente inversa al NTC.
Sensores de temperatura
Sensor de temperatura tipo NTC Sensor de temperatura tipo PTC
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