Sensores de masa y flujo de aire 

 Sensores de masa y flujo de aire 

Introducción

 

El control electrónico del motor y la inyección de combustible

Se considera al motor como un mecanismo complejo, compuesto de varios sistemas, que por un lado hacen posible que el proceso de combustión exista, y por otro, de sistemas que aprovechan la potencia generada por el proceso, para transformarlo en movimiento.

En lo que corresponde al motor, el control electrónico ha sido diseñado, para comandar cada uno de los sistemas constitutivos, ya sean los sistemas que generan la combustión, como los que la aprovechan, con tres objetivos principales:

• Obtener la máxima potencia posible, controlando todo el proceso de combustión.

• Con un mínimo consumo de combustible.

• Y con unas mínimas emisiones de gases de escape.

 

Los sistemas que conforman un control electrónico de motor son:

1.  El sistema de control lógico

2.  El sistema de control de marcha mínima

3. El sistema de alimentación e inyección de combustible

4. El sistema de encendido

5. El sistema de refrigeración

6.   El sistema de admisión de aire

Los sistemas de control de emisiones:

• El sistema de ventilación positiva cerrada del cárter

• El sistema de control evaporativo

• El sistema de recirculación parcial de gases de escape

• El sistema de inyección adicional del aire

• El convertidor catalítico

Sistema de control lógico

 

Función:

Es el sistema central del control electrónico del motor. Su función principal es la de controlar a todos los sistemas del motor, lo anterior, de acuerdo al estado o modo de funcionamiento y a las condiciones atmosféricas, efectuando todas las mediciones, tanto en el mismo motor

como con las condiciones ambientales en las que se encuentra circulando el vehículo.

Funcionamiento: Los componentes principales del sistema son tres:

• Los sensores: encargados de suministrar la información al computador. 

• Los actuadores: son los dispositivos que forman parte de los sistemas del vehículo y que permiten controlar el funcionamiento de cada uno de ellos. 

• El microcomputador: es el componente electrónico, encargado de efectuar los cálculos y correcciones de acuerdo a la información recibida de los sensores. El resultado de los cálculos se manifiesta en el funcionamiento y accionar de los actuadores.

 

1. Los sensores

Son dispositivos que miden condiciones atmosféricas y de funcionamiento del motor.

Sensores que miden condiciones atmosféricas:

1. La presión atmosférica.

. Sensor de presión absoluta en el múltiple de admisión.

. Sensor de flujo y masa de aire.

La temperatura del aire

. Sensor de temperatura de carga de aire.

. Sensores que miden las condiciones de funcionamiento:

. La cantidad de aire

. Sensor de presión absoluta en el múltiple de admisión.

. Sensor de flujo y masa de aire.

 

Los sistemas que conforman un control electrónico de motor

 

2. La temperatura de motor

• Sensor de temperatura del refrigerante motor.

3. La velocidad de motor

• Sensor de encendido de efecto Hall.

• Sensor magnético de reluctancia variable del cigüeñal.

• Sensor de encendido de circuito óptico en el cigüeñal.

4. La velocidad del vehículo

• Sensor de reluctancia variable en la caja de velocidades.

• Sensor de reluctancia variable en el diferencial.

5. En algunos casos las posiciones de las válvulas que controlan emisiones

• Sensor de posición de válvula –EGR-.

• Sensor potenciómetro de vacío en el tanque de combustible.

6. En otros casos la cantidad de gases de escape recirculados

• Sensor de contrapresión Delta en el múltiple de escape.

7. El desgaste del motor

• Sensores presión absoluta o de masa y flujo

• Sensor de Oxígeno.

8. La posición del pistón # 1 para establecer orden de encendido e inyección

• Sensor de posición eje de levas de circuito óptico.

9. Sensores de carga de motor

• Sensor de demanda de A/C.

• Sensor cíclico de baja presión de A/C.

• Sensor cíclico de alta presión de A/C.

• Sensor de alta presión hidráulica de la dirección.

• Sensor de señal de frenado.

• Sensor de aplicación de sobre marcha.

10. Sensores de protección motor

• Sensor de baja presión de aceite motor.

• Sensor piezoeléctrico de detonación.

La información del sensor que es recibida por el computador es procesada y comparada con las tablas de calibración en su memoria para establecer las respuestas necesarias, manteniendo el motor en las condiciones más cercanas a las ideales posibles.

 

2. Los actuadores

Las órdenes del computador son recibidas por los actuadores que se encuentran ubicados en cada uno de los sistemas que constituyen el motor.

Los actuadores que conforman el hardware de salida del control lógico son:

• Los inyectores.

• El solenoide de marcha mínima.

• El solenoide de control de vacío de válvula –EGR-.

• El solenoide de control de vacío o válvula de purga del canister

• El solenoide principal de control de flujo del canister.

• El solenoide de control de vacío de la válvula de ingreso de la

inyección de aire.

• El solenoide de control de vacío de la válvula de desviación del sistema de inyección de aire.

• El solenoide de control de paso variable de aire en el múltiple de admisión.

Estrategias de funcionamiento

Estrategia de funcionamiento normal

1. Estrategias de adaptación

Es la estrategia de funcionamiento normal del sistema, en donde con la información recibida de los sensores, el microcomputador busca la respuesta correcta en su memoria y suministra la orden u ordenes a los actuadores respectivos.

Recibe el nombre de estrategia adaptativa, debido a que el sistema se adapta a toda condición geográfica, atmosférica, de funcionamiento, manejo, y desgaste a la cual es sometido el motor.

El procedimiento para encontrar respuestas es el siguiente:

1. Los sensores suministran información. 2. La información es recibida por el microcomputador y

acumulada en una memoria denominada RAM.

El procesador principal extrae de la memoria RAM la información de un sensor. El procesador extrae una a una en forma secuencial la información de los sensores para evitar confusiones.

1. La información es utilizada según los procedimientos grabados en una memoria denominada de funcionamiento Read Only Memory ROM. 

2. Cada dato es comparado con la tabla de calibración dentro de la memoria. En algunos microcomputadores la tabla de calibración es independiente, desmontable y recibe denominaciones como: CALCPAK o PROM. En otros está integrada al microcomputador.

3. En la tabla de calibración se encuentran los datos de las características

de los vehículos, así como todas las respuestas posibles del funcionamiento: Avances, cantidad de combustible, control de emisiones, entre otros.

4. Las respuestas son nuevamente guardadas en la memoria RAM, antes de pasar a los dispositivos de salida.

5. Los dispositivos de salida envían señales eléctricas a cada uno de los actuadores.

Las estrategias más comunes a un control lógico son:

• Estrategia de arranque: en ésta, el microcomputador determina, basándose principalmente en la señal de encendido*, la cantidad de combustible y la generación del pulso de alto voltaje.

*La señal de encendido está relacionada con la velocidad de arranque en rpm.

• Estrategia de inicio: durante los primeros instantes del encendido, el microcomputador determina la temperatura del motor para calcular la cantidad de combustible necesario, a menor temperatura mayor cantidad de combustible. Es normal, en está estrategia, notar al motor acelerado en marcha mínima.

• Estrategia de circuito abierto: denominada también estrategia de calentamiento, en ésta, el microcomputador mantiene una mezcla rica y un mayor avance a causa de la baja temperatura del motor, la no-generación de corriente del sensor de Oxígeno y al no cumplirse un tiempo predeterminado.

• Estrategia de circuito cerrado: en esta estrategia el funcionamiento del motor se normaliza, dependiendo de las condiciones atmosféricas y de funcionamiento al que está sometido. Esta estrategia es aplicable únicamente cuando la velocidad es constante (marcha mínima o velocidad crucero). En la mayoría de los casos los controles de emisiones son aplicados en esta estrategia.

• Estrategia de aceleración: en la aceleración el computador determina la cantidad extra de combustible y el mayor avance del encendido necesario.

• Estrategia de desaceleración: en la estrategia de desaceleración, el microcomputador determina dos comportamientos diferentes, Primero: la disminución de la cantidad de combustible, menores grados de avance y en algunos casos el incremento en el funcionamiento del solenoide de marcha mínima por debajo de una velocidad de motor predeterminada. Segundo: el corte de combustible cuando la velocidad del motor es mayor que una establecida por el fabricante.

Adicionalmente existen otras estrategias adaptativas como son: las de control de marcha mínima, la de protección de baja lubricación y la de topes de velocidades, tanto de motor, como del vehículo.

Una de las estrategias más importantes del sistema es la estrategia de aprendizaje, en la cual el microcomputador es capaz de aprender sobre las condiciones de funcionamiento, el estado del motor y el manejo o conducción del vehículo.

En la estrategia de aprendizaje sobre las condiciones de funcionamiento, el sistema memoriza las últimas condiciones de funcionamiento, y las compara con las actuales, para suministrar como respuesta, las mismas soluciones al motor.

En la estrategia de estado del motor o estrategia de largo aprendizaje, el microcomputador siempre memoriza las lecturas sobre cantidades de carga de aire o gases de escape a las mismas condiciones (atmosféricas, funcionamiento), para determinar las variaciones causada por las perdidas de succión a causa del desgaste.

La estrategia de adaptación al manejo del vehículo, funciona de forma similar a la de funcionamiento, donde el microcomputador se adapta al requerimiento del conductor. 

Estrategias de modo de falla

Procedimiento de determinación de falla

En el caso de que un sensor suministre una información errónea o que un actuador no responda correctamente al computador, se generará una señal de advertencia de la siguiente forma:

• Se enciende una luz de advertencia en el tablero de instrumentos (Check Engine – Service Engine Soon – SES - o con la figura de un motor).

• Se genera un código de falla que será guardado en la memoria.

• Se utiliza un programa diferente al normal según la importancia del daño.

• Con daños leves se utiliza un programa de sustitución.

• Con daños importantes se utiliza un programa fijo de apoyo. 

El programa de sustitución, tal como su nombre lo indica sustituye en el caso de los sensores, la información errónea para tratar de mantener al motor funcionando en condiciones aceptables.

El programa de apoyo reemplaza completamente todo el funcionamiento normal del computador, suministrando señales fijas a los actuadores para que de esta forma el motor pueda encender y funcionar condiciones pobres de funcionamiento.

 

 Sensores de masa y flujo de aire 

 Sensores de masa y flujo de aire 

Descripción de los sensores básicos de un sistema de inyección electrónica

 

• Sensor de temperatura del refrigerante

• Sensor de temperatura de aire (solo para los sistemas multipunto)

• Sensor de posición del acelerador

• Sensores de Presión absoluta del múltiple MAP

• Sensores de masa y flujo del aire MAF

• Sensores de Oxígeno

• Sensor de velocidad del vehículo VSS

 

Sensor de temperatura del refrigerante y de temperatura de aire

Ubicación: sensor del refrigerante. En la carcasa del termostato. O cerca de la bomba de agua. El sensor de temperatura de aire en el conducto de entrada de aire, antes del cuerpo de la mariposa de aceleración.

Función:

Determinar la temperatura del refrigerante del motor y del aire, para:

• Establecer la temperatura del motor.

• Corregir y ajustar la cantidad de combustible suministrada a la mezcla, y corregir el tiempo de encendido.

 

Características: Sensor tipo termistor

El termistor utilizado es de la clase NTC (Sensor de Resistencia de Coeficiente Negativo). La resistencia disminuye a medida que se calienta. 

Cuenta con dos (2) terminales eléctricas:

Terminal 1: masa del sensor.

Terminal 2: alimentación, y señal variable.

Las dos terminales se encuentran conectadas al computador. 

Funcionamiento:

• La corriente de alimentación (5 Voltios) es suministrada por el computador, y esta debe pasar obligatoriamente por el termistor en su camino a la masa.

• La resistencia del termistor es afectada por la temperatura del líquido refrigerante.

• Con el motor frío, la temperatura del refrigerante será baja y la resistencia del termistor es alta.

• Al ser alta la resistencia, el voltaje suministrado se acumula en el circuito, lo cual genera una señal alta al computador.

• A medida que el motor y refrigerante se calientan, la resistencia baja y el voltaje fluye, disminuyendo en el circuito de alimentación, el voltaje suministrado por el computador.

 

Sensor de posición de mariposa del acelerador TPS

Función:

Determina la posición de la mariposa del acelerador de la siguiente forma:

• Informa de la posición del acelerador, con el sensor potenciómetro de la mariposa, para controlar la cantidad de combustible inyectado.

• Determina la velocidad de desplazamiento de la mariposa del acelerador e incrementa el caudal de salida en el inyector y los avances del encendido

• Determina la posición cero de la mariposa del acelerador, para las estrategias de marcha mínima.

Ubicación: 

Sobre el cuerpo de mariposas del acelerador, al lado contrario de los herrajes de la guaya de aceleración.

Características:

El sensor de posición de mariposa es del tipo potenciómetro.

 

Sensor de Presión Absoluta del Múltiple MAP

Qué es y cómo funciona:

El sensor MAP reporta la carga del motor a la computadora, ésta usa la información para ajustar el avance de la chispa y el enriquecimiento de la mezcla aire combustible.

Manguera de Vacío

El sensor MAP lee el vacío y la presión a través de una manguera conectada al múltiple de admisión. Un elemento de cerámica o silicio sensible a la presión y un circuito electrónico en el sensor generan una señal de voltaje que cambia en proporción directa la presión. Hay dos tipos de Sensores MAP; uno que varía el voltaje de la señal General Motors -MP- y otro que varía la frecuencia –FORD-.

En condiciones de baja carga, la computadora empobrece la mezcla aire combustible y avanza la sincronización de la chispa para una mayor economía de combustible. En condiciones de alta carga, la computadora enriquece la mezcla y retarda la sincronización de la chispa para evitar la detonación. El sensor MAP es el equivalente electrónico a la válvula de potencia en un carburador cuando genera el avance por vacío en un distribuidor.

Procedimiento para revisar un sensor MAP:

Cualquier problema que obstaculice la señal del sensor, varía la relación aire combustible y la sincronización del encendido. Esto incluye al sensor MAP en sí, así como también cualquier corto circuito o circuito abierto en el cableado del sensor o fugas de vacío en el múltiple de admisión o manguera de vacío del sensor.

Los principales síntomas de las fallas de un sensor MAP son:

• Detonación y falla del encendido debido a un avance aumentado de la sincronización del encendido y a una mezcla pobre de combustible.

• Pérdida de potencia, emisión de humo negro debido a una sincronización retrasada del encendido y una mezcla de combustible demasiado rica.

• Alto consumo de combustible

• Arranques difíciles o paros del motor 

Ubicación del sensor:

Podemos encontrar el sensor ubicado en las siguientes partes: En la carrocería, en el cuerpo de aceleración o en otra parte del compartimiento del motor. Una manguera de vacío conecta el sensor al múltiple de admisión aunque ya existen unos modelos de sensor que van montados directamente al múltiple eliminando la conexión de la manguera de vacío.

Nota: Tener en cuenta que: algunos motores HONDA ubican el sensor MAP dentro de una caja de control que contiene varias mangueras y

solenoides de vacío.

 Sensores de masa y flujo de aire