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Sensores de un sistema de Inyeccin Electrnica Diesel
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Sensores del sistema de Inyeccin Objetivo Relevar y transmitir informacin respecto del funcionamiento del motor.
Principios fsicos de funcionamiento Efecto Hall Piezoelctricos Hilo caliente o placa caliente Potencimetro Termistores Sensores tipo switch Otros
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Sensores inductivos Sensor inductivo de volante Los sensores inductivos constan de una bobina , un imn permanente y una rueda dentada.Sensor inductivo Rueda dentada
V
Tensin generada
Seal tpica de un sensor inductivo en volante
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Sensores inductivos Los sensores inductivos colocados en el volante del motor o en rbol de levas estn formados bsicamente por una bobina sobre un imn permanente. El campo magntico del imn permanente es alterado por el paso de los dientes de la rueda, tal como se indica en la figura: cuando frente al imn hay un diente el flujo magntico es mximo y cuando hay un espacio vaco el flujo magntico es mnimo. Esta circunstancia genera una onda alternada entre los terminales elctricos del bobinado del sensor. Muchas ruedas dentadas tienen un faltante de uno o dos dientes a los efectos de reconocer la posicin 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 as a los esquemas con sensores en el rbol de levas.
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Sensores inductivos Ejemplo de Sensor inductivo con 4 dientes
El circuito tpico 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 seal a la central de control. Los mismos estn revestidos de una malla metlica o pelcula de blindaje para evitar interferencias. Imn permanente y bobina. Rueda dentada
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Sensores inductivos Como se observa, la misma es una seal de onda alternada. Pasa por un mximo 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 = perodo
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Sensor de Efecto Hall Principio de funcionamiento del sensor Hall El dispositivo de la figura consta de: Un semiconductor Un imn o campo magntico B que incide en el semiconductor Una corriente elctrica IH perpendicular al campo, que es generada por una fuente externa. La interrupcin alternativa del campo magntico genera una seal de onda cuadrada V.
Vv
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Sensor de Efecto Hall El sensor tipo Hall tiene un principio de funcionamiento muy diferente al sensor tipo inductivo. La seal emitida por l es de onda cuadrada como se ve en la figura y se seal en la pgina anterior. Un elemento Hall, que es un semiconductor recibe el campo magntico de un imn permanente cuando entre ambos slo hay una ventana. Cuando una de las placas del rotor se interpone no recibe este campo y emite una seal cuadrada de tensin. Un cableado de este tipo de sensor tiene tres conductores. Uno de ellos tiene recibe polarizacin de la central o de la red del vehculo (5 V 12V), otro es masa y el tercero emite la seal del sensor. A diferencia de los sensores inductivos, este sistema de generacin de pulsos necesita de una polarizacin para poder generar una seal.
T = perodo ; f = 1 / T 1000 RPM 2000 RPM
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Sensor de Efecto Hall
+ VPastilla de semiconductor N S Colector
Los sensores de efecto hall reales funcionan con un esquema como el siguiente. Una pastilla de semiconductor es sometida a un campo magntico externo. La pastilla genera una seal que polariza la base de un transistor. La seal recogida por el voltmetro es de mxima en este caso. En esta situacin el transistor se hace conductor por lo que circula corriente y pone el colector a masa. La seal recogida en este momento por el voltmetro es de mnima.
Emisor
+ V
N
S
Principio de funcionamiento en el interior de un sensor Hall:
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Sensores de presin/depresin
Los sensores de presin son ampliamente usados en sistemas de Inyeccin de gasolina para tomar seales de diversas magnitudes: Depresin en conducto de admisin Presin baromtrica Presiones de descarga de turbocompresor Presiones de combustible y/o depsito. Presiones de lubricante y otros usos.
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Sensores activos
Producen una diferencia de tensin entre caras
Sensores pasivos
Producen una variacin de resistencia
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Sensores de presin Principio de funcionamiento Una placa de material sensible a los cambios de presin emite una seal analgica.
1 toma de vaco/presin, 2 - cpsula con elemento sensible, 3 - cableado
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Sensores de presin analgicos - Principio de funcionamiento: En la figura se representa un elemento electrnico sensible a la deformacin mecnica (el elemento tiene impresa una serie de resistencias tipo puente de Wheatstone). Cualquier deformacin del elemento trae aparejado una variacin de la resistencia elctrica. En estado de equilibrio la seal recogida entre los bornes A y B es nula. En ese caso se cumple la condicin siguiente: R1 x R2 = R3 x R4 La seal no es nula cuando a todo el conjunto se lo somete a una deformacin. En ese caso la ecuacin anterior no se cumple pues una o mas resistencias han variado su valor. R1 x R2 R3 x R4 En este caso el puente est en desequilibrio. La central recoge la seal que provoca este desequilibrio. Se los llama extensmetros y por lo general se los fabrica impresos en una delgada pelcula deformable.
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Sensores MAP Tipo analgicoUsados para sensar depresin de mltiple de admisin. Producen una seal de tipo analgica como la mostrada abajo.
1 Cuerpo del sensor 2 Placa electrnica 3 conexin de vaco o presin 5V polarizacin +5 Volt Us salida de seal O Masa electrica
Curva de tensin de un sensor MAP analgico US = tensin de salida en Volts kPa = presin medida en Kilo Pascal mbar = presin medida en milibares
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Sensores de presin. Los sensores de presin y depresin son muy usados en algunos modelos de inyeccin de combustible para medir la depresin del mltiple de admisin (sensores MAP), para las correcciones por altitud y densidad ambiente, y algunos sistemas para el avance de ignicin pues la carga del motor es indicativo del avance necesario (junto con las RPM). Cuando son usados para medir la presin ambiental se los llama sensores BARO o baromtricos. Muchas veces estn incluidos dentro de la central de control del sistema.Transmisor de presin de combustible
Tambin se los usa para medir presin de combustible.Tensin de salida
Presin de combustible
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Sensor msico 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 D - topo placa caliente a - soporte, b - sensor placa caliente, 1 - soporte cermico, 2 corte, 5 - soporte del sensor
Ejemplo C 1 - circuito amplificador, 2 cubierta, 3 - soporte metlico, 4 - tubo interior con hilo caliente, 5 carcaza, 6 - pantalla, 7 - aro fijadorRk RH
R1
RS
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Sensores tipo hilo caliente o placa caliente (MAF) Llamados sensores msicos pues su seal 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 est puesta en la corriente de aire. El calor extraido a la misma por el aire hace que vare el valor de su resistencia. V R1 x R2 = R3 x R4 VAB = 0 R1 x R2 R3 x R4 VAB 0
Kg/HrCurva de seal de un sensor MAF
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Sensor msico de aire tipo Reflujo Durante el funcionamiento normal del motor se producen ondas de presin en l tobo de admisin, que restan exactitud a la medicin de los sensores msicos. El sensor de reflujo corrige esta circunstancia teniendo en cuenta la cantidad de aire de reflujo para una medicin muy exacta.Cuerpo Tapa Medidor de masa de aire
Aire aspirado
Canal de medicin Corriente parcial de aire
Reflujo
Sensor
21 Temperatura en cara resistencia
Sensor msico de aire tipo Reflujo
La forma en que el sensor de medicin capta el aire de reflujo est sintetizado en la ilustracin. Dos resistencias de medicin captan la difusin de calor de una placa calefactora central. Durante el flujo de admisin normal la temperatura de la primera resistencia es menor, como se muestra. Lo inverso sucede cuando existe un reflujo de aire.
Resistencia de medicin 1
Resistencia de medicin 2
Aire de admisin
Aire de reflujo
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Sensores resistivos tipo potencimetro Los sensores resistivos tiene la capacidad de variar su resistencia en funcin de una posicin determinada. Tienen mucha aplicacin en sensores de sistemas de inyeccin, tales como: Sensores de posicin de mariposa(TPS) Sensores de pedal de acelerador Sensores de accionamiento de vlvula EGR Otros sensores de posicin de diversos elementos rotativos o incluso lineales.
Pueden ser de los siguientes tipos Pista potenciomtrica simple Doble pista Con o sin interruptores de mximo-mnimo
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Sensor de mariposa o TPS Objetivo: enviar una seal de tensin proporcional al ngulo de apertura de la mariposa de aceleracin.
V5V
1 Potencimetro de pista simple 2 Cursor del PTC 3 Mxima apertura 4 Posicin plena carga 5 Posicin ralent 6 Punto de cambio de seal
0.5V
ngulo
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Sensores de temperatura Termistores: elementos que cambian su resistencia elctrica en funcin del cambio de temperatura. Los mismos envan informacin a la central de control respecto de las temperaturas de refrigerante de motor y aire de admisin. Esta informacin es de suma importancia para el clculo del tiempo de inyeccin de combustible. Tambin es importante la seal de estos sensores para: Corte de un sensor de temperatura 1 - Estrategia de funcionamiento de motor fro 2 - Corte de combustible en desaceleracin 3 - Control de vlvula EGR 4 - Control de inyeccin adicional de aire (en fro para reducir HC y CO) 5 Estrategia de Comando de electroventiladores 6 Clculo de la densidad de aire
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Sensores de temperatura Existen dos variedades diferentes de sensores de temperatura, en funcin de la variacin 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.
Sensor de temperatura tipo NTC
Sensor de temperatura tipo PTC