Sensores

Sensores

Sin sensores es casi imposible realizar la gran cantidad de funciones de monitoreo y control en sistemas modernos de gestión del motor, sistemas de seguridad y confort (ASR, ABS, airbag, ajuste del cinturón de seguridad, aire acondicionado, etc.), temas muy actuales del sector automovilístico. Los sensores se usan para registrar de manera precisa los estados reales del motor en funcionamiento, tales como la presión de aceite del motor, la temperatura del motor o el número de revoluciones

Los sensores y transductores detectan los valores de servicio (como ejemplo: el numero de revoluciones del motor) y valores teóricos (como ejemplo: la posición del pedal del acelerador). Los sensores y transmisores transforman valores físicos como numero de revoluciones, valores de temperatura y de presión en señales eléctricas entendibles por las unidades de control. Una característica importante de los sensores es su exactitud en las mediciones así como su rapidez de respuesta.

Los sensores y transductores son el intermediario que hay entre los distintos elementos del vehículo como son los sistemas de frenado, el motor, estabilidad dinámica, etc. y las unidades de control que son el cerebro del sistema. Por regla general hay en el sensor un circuito de adaptación que convierte las señales del sensor en una señal entendible por la unidad de control.

Los sensores suelen estar montados en lugares escondidos del motor o vehículo, sin ser vistos fácilmente debido a sus dimensiones cada vez menores. Además se comprueba hoy en día una tendencia encaminada a colocar los sensores en los módulos, para dar mayor valor al componente mediante su función sensorial, reduciéndose así el coste total. Unos ejemplos de ello son el moduló del pedal del acelerador con sensor de valor de posición de pedal integrado, el modulo estanqueizante de cigüeñal son sensor de revoluciones integrado o el modulo de aspiración con medidor de masa de aire de película caliente.

Cada vez se exige mas que los sensores cumplan con unas determinadas características de exactitud ya que sus señales de salida influyen directamente en la potencia y el par motor, en las emisiones y en el comportamiento de marcha así como en la seguridad del vehículo. Para cumplir con estas exigencias de tolerancia, los sensores del futuro se vuelven "mas inteligentes", o sea que se les integran, en su electrónica, algoritmos de evaluación (procesos de calculo), funciones de calculo mas refinadas de calibración y autocalibración siempre que resulta posible.

Sensores EDC

A continuación se describen los sensores utilizados en actualmente para el control del motor Diesel.

Pero adelantandonos al futuro podemos decir que se integraran en el sistema EDC sensores nuevos que ayudaran a:

• Cumplir las disposiciones sobre gases de escape cada vez mas restrictivas.

• Suministrar informaciones a un sistema de diagnostico (OBD: On Board Diagnostic) en funcionamiento permanente.

Estos van a ser sensores de gases de escape, entre ellos también la sonda Lambda del motor de gasolina así como sensores de la presión y temperatura de los gases de escape.

Sensores de temperatura PTC y NTC

Los sensores de temperatura se aplican en varios lugares:

• en el circuito del liquido refrigerante, para poder determinar la temperatura del motor a partir de la temperatura del liquido refrigerante.

• en el canal de admisión para medir la temperatura del aire aspirado.

• en el aceite del motor para medir la temperatura del aceite (opcional).

• en el retorno del combustible para medir la temperatura del combustible (opcional).

Sensor de temperatura del motor

Esta montado en el circuito del liquido refrigerante, con el fin de determinar la temperatura del motor a partir de la temperatura del liquido refrigerante, Así es posible que el control del motor se adapte exactamente a la temperatura del servicio del motor. El margen de temperaturas se sitúa en -40....+130 ºC.

Sensor de temperatura de aire

Esta montado en el conductor de admisión. Al tenerse en cuenta la temperatura del aire se admisión es posible determinar con exactitud, en combinación con un sensor de presión de sobrealimentación, la masa de aire de aspirada. Ademas de ello se pueden adaptar los valores teóricos para los circuitos reguladores a la temperatura del aire (como ejemplo: retroalimentación de gases de escape, regulación de la presión de sobrealimentación). El margen de temperaturas se sitúa en -40ºC.......+120 ºC.

Sensor de temperatura del aceite del motor

La señal del sensor de temperatura del aceite del motor se emplea para calcular los intervalos de servicio. El margen de temperaturas se sitúa en -40 .....+170 ºC.

Sensor de temperatura del combustible

Este esta montado en la parte de baja presión. Al tenerse en cuenta la temperatura del combustible se puede calcular con exactitud que caudal de combustible se necesita. El margen de temperaturas se sitúa en -40......+120 ºC.

Estructura y funcionamiento

Los sensores de temperatura se ofrecen en diversas formas constructivas, según el campo de aplicación previsto. En un cuerpo esta montada una resistencia de medición dependiente de la temperatura. Esta cuenta con un coeficiente de temperatura negativo o positivo (NTC: Negativa Temperatura Coeficiente; PTC: Positive Temperatura Coeficiente); o sea que su resistencia eléctrica disminuye o aumenta al subir la temperatura.

La resistencia de medición forma parte de un circuito divisor de tensión que es abastecido con 5 V. La tensión que se mide en esta resistencia es, por tanto; dependiente de la temperatura. La misma se inscribe en un convertidor analogico-digital y representa una medida de la temperatura en el sensor. En la unidad de control del motor esta almacenada en memoria una curva característica que indica la temperatura correspondiente a cada valor de tensión.

Sensores inductivos de revoluciones y ángulo de giro

Los sensores de revoluciones se aplican para la detección:

• La posición del cigüeñal.

• La posición del émbolo en bombas de inyección distribuidoras controladas por electroválvula.

Mediante la frecuencia de las señales del sensor de revoluciones se calcula el numero de revoluciones. La señal del sensor de revoluciones es una de las magnitudes mas importantes del control electrónico del motor.

Estructura y funcionamiento

El sensor se monta directamente al frente de una rueda transmisora ferro magnética también llamada "rueda fónica", El imán junto con la bobina crean un campo magnético que penetra entre los dientes de la rueda fónica. El flujo magnético a través de la bobina depende de si delante del sensor se encuentra un hueco o un diente de la rueda fónica. Un diente concentra el flujo de dispersión del imán. Se produce una intensificación del flujo útil a través de la bobina. Un hueco, en cambio, debilita este flujo magnético. Si la rueda transmisora esta girando, estos cambios del flujo magnético inducen en la bobina una tensión de salida sinusoide, proporcional a la velocidad de cambio de diente-hueco.

La amplitud de la tensión alterna crece fuertemente al aumentar el número de revoluciones, mínimo de 30 vueltas por minuto.

El numero de los dientes de la rueda fónica depende de la aplicación que se le de al sensor de revoluciones. En los sistemas modernos de gestión de motores se utilizan generalmente ruedas transmisoras con división de 60, habiendose saltado 2 dientes. Quiere decir que la rueda fónica tiene 60 - 2 = 58 dientes. El hueco entre dientes especialmente grande es una marca de referencia y esta en correspondencia con una posición definida del cigüeñal. Este hueco entre dientes suele corresponder con una posición definida del cigüeñal para el cilindro "1". Sirve para la sincronización de la unidad de control.

El diente y la geometría polar tienen que estar adaptados entre si: El circuito evaluador en la unidad de control convierte la señal sinusoidal de amplitud muy variable a una tensión rectangular con amplitud constante. Esta señal es evaluada en el microprocesador de la unidad de control.

Transmisor de fase de Hall

La posición del árbol de levas determina si un pistón del motor se mueve hacia el PMS (punto muerto superior) se encuentra en el tiempo de compresión o en el tiempo de escape. Esta información no puede obtenerse durante el proceso de arranque a partir de la posición del cigüeñal y su sensor inductivo. Por el contrario, durante el servicio de marcha, la información generada por el sensor del cigüeñal es suficiente para determinar la posición del motor.

El transmisor de fase montado en el árbol de levas suministra la posición del árbol de levas a la unidad de control.

Estructura y funcionamiento

En el árbol de levas están montados dientes de material ferro magnético. Cuando un diente pasa por el elemento sensor atravesado por corriente (plaquita semiconductora) del transmisor de fase, su campo magnético orienta los electrones en las plaquitas semiconductoras, perpendicularmente a la dirección de paso de la corriente. Se forma así una señal de tensión (tensión Hall), que comunica a la unidad de control, en el tiempo de trabajo se encuentra en este momento el primer cilindro. La señal de salida es del orden de milivoltios e independiente de la velocidad relativa entre el sensor y la rueda transmisora. La señal se prepara y emite por el sistema electrónico evaluador integrado.

Una característica esencial del sensor

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