Sensores En Motores A Diesel.docx

2.1 TIPOS DE SENSORES

2.1.1 SENSORES ANALOGOS un sensor analógico es aquel que, como salida, emite una señal comprendida por un campo de valores instantáneos que varían en el tiempo, y son proporcionales a los efectos que se están midiendo; por ejemplo, un termómetro es un dispositivo analógico... la temperatura se mide en grados que pueden tener, en cualquier momento determinado,diferentes valores que son proporcionales a su indicador, o a su "salida" en caso de un dispositivo electrónico. Estos dispositivos permiten obtener una salida analógica por corriente (4 a 20 mA) la cual es proporcional (ultrasonido) e inversamente proporcional (infrarrojo) a la distancia a la cual se encuentra el objeto sensado. Adicionalmente, dos salidas digitales (tipo ON-OFF), permiten conocer cuando un objeto entra en un intervalo de distancia cuyos límites se programan en el mismo

dispositivo y dar una señal de alarma cuando la intensidad del has reflejado por el objeto es escasa o excesiva.

2.1.2 SENSORES DIGITALES Son aquellos que dan como salida una señal codificada en forma de pulsos oen forma de palabra digital en cualquier tipo de sistema, codificación binaria,BCD, entre otros. A diferencia entre un sensor analógico y uno digital es que el digital solo se activa cuando el sensor pasa de 0V a 5V o al revés, y cualquier valor entremedio de estos dos valores, lo redondeará a su valor más cercano, es decir que si el sensor hace una lectura de 3,4V, la placa Build&Code Uno entenderá que el sensor está trabajando a 5V. En cambio un sensor analógico puede detectar pequeñas diferencias de voltaje en función de los cambios sufridos por las variables físicas medidas. La resolución de las entradas analógicas de la placa Build&Code Uno es de 10 bits, esto quiere decir que puedes detectar hasta 210=1024 valores intermedios entre 0 y 5V, con lo que puedes detectar cambios de Voltaje de 4,9mV.

2.1.3 SENSORES PASIVOS Cuando la magnitud a detectar se limita a modificar algunos de los parámetros eléctricos característicos del elemento sensor, como ser resistencia o reluctancia.

2.1.4 SENSORES ACTIVOS La magnitud física a detectar, proporciona la energía necesaria para la generación de la señal eléctrica. Por ejemplo, piezoeléctricos o magnéticos.

2.1.5 SENSORES DIRECTOS Son dispositivos que cambian su comportamiento bajo la acción de una magnitud física que pueden directa o indirectamente transmitir una señal que indica cambio. Ø Directamente: la conversión de una forma de energía a otra se llaman transductores. Ø Indirecta: Sus propiedades como la resistencia, la capacitancia o inductancia. Ø La señal de un sensor puede ser usada para detectar y corregir las desviaciones de los sistemas de control, e instrumentos de medición. Ø Son interruptores que se activan por la pieza de seguimiento. Ø Estos sensores tienen dos posiciones diferentes, dentro y fuera, abierta o cerrada y que sirven para definir el estado del monitor de escenario.

Los sensores mecánicos son utilizados para medir: Desplazamiento, posición, tensión, movimiento, presión, flujo.

2.2 SENSORES UTILIZADOS EN MOTORES A DIESEL 2.2.1 SENSORES INDUCTIVOS Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirve para detectar materiales ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos en un determinado contexto: detección de paso, de atasco, de codificación y de conteo. En función de la distancia entre el sensor y el objeto, el primero mantendrá una señal de salida (ver figura inferior): 1.- Objeto a detectar ausente: 

amplitud de oscilación al máximo, sobre el nivel de operación;



la salida se mantiene inactiva (OFF).

2.- Objeto a detectar acercándose a la zona de detección: 

se producen corrientes de Foucault, por tanto hay una “transferencia de energía”;



el circuito de detección detecta una disminución de la amplitud, la cual cae por debajo del nivel de operación;



la salida es activada (ON).

3.- Objeto a detectar se retira de la zona de detección: 

eliminación de corrientes de Foucault;



el circuito de detección detecta el incremento de la amplitud de oscilación;



como la salida alcanza el nivel de operación, la misma se desactiva (OFF).

2.2.1.1 SENSOR EFECTO HALL Se basan en el denominado efecto hall que se produce cuando un cierto tipo de semiconductor al ser recorrido por una corriente y sometido a un campo magnético, genera en sus extremos una diferencia de potencial. Cuando es sometido a la acción de un campo magnético, las líneas de fuerza producen un desplazamiento interno de cargas eléctricas, lo que origina que aparezca una diferencia de cargas, y por lo tanto de tensión, entre los extremos del elemento sensor, con un valor proporcional a la intensidad del flujo magnético.

Las cualidades del sensor hall posibilitan que pueda utilizarse para un gran número de aplicaciones donde se requiere una respuesta rápida y perfectamente cuadrada. Estos se caracterizan por su gran precisión. Este tipo de sensor no presenta

variación

mediciones

ante

temperatura, Tampoco

lo

en

de

cambios el

hacen

sus de

ambiente. frente

a

campos magnéticos externos.

2.2.1.2 SENSOR BOBINA CAPTADORA La bobina captadora es un enrollado de alambre fino, montado en un imán permanente. La bobina captadora desarrolla un campo que es sensible al metal ferroso ( como un reluctor ) . Cuando el reluctor pasa por la bobina captadora, se produce una pequeña corriente alternativa. Esta corriente alternativa se envía a la unidad del control electrónica. La bobina captadora se denomina a veces estator o sensor. La interrupción cíclica del primario está sincronizada con el motor, una vez cada giro en el dos tiempos (2T) o una cada dos giros en el cuatro tiempos (4T); aunque existen sistemas de 4T en motores de más de un cilindro, con chispa en cada revolución (Sistema de chispa perdida o DIS) Dicha interrupción era antiguamente mecánica gracias al ruptor o platinos, y hoy día se realiza mediante un circuito electrónico, siendo un transistor de potencia que depende de un controlador asociado al régimen del motor gracias a un sensor de régimen.

2.2.2 SENSOR MAP Este sensor provee una indicación directa de la carga del motor. A mayor presión en la admisión (menor vacío), mayor será la carga y por tanto más combustible será necesario. Este también es un sensor con una capacidad para modificar el tiempo final de la inyección

2.2.3 SENSORES DE TEMPERATURA 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. Sensor de temperatura tipo NTC Sensor de temperatura tipo PTC

2.3 SENSOR DE TEMPERATURA 2.3.1 DEL MOTOR Este sensor está montado en el circuito del líquido refrigerante (figura 1), con el fin de determinar la temperatura del motor a partir de la temperatura del refrigerante (campo de medición - 40...+130 °C).

2.3.2 DE COMBUSTIBLE Está montado en la zona de baja presión del combustible Diesel. Con la temperatura de éste se puede calcular con exactitud el caudal inyectado (campo de medición 40... + 120 °C).

2.3.3 DE ACEITE La señal del sensor de temperatura del aceite de motor se emplea para calcular los intervalos de servicio (campo de medición - 40... +170 °C).

2.3.4 DE AIRE Este sensor montado en el tramo de admisión registra la temperatura del aire aspirado con la que es posible calcular, en combinación con un sensor de presión de sobrealimentación, la masa de aire aspirada. Además de ello se pueden adaptar valores teóricos para circuitos reguladores (p.ej. realimentación de gases de escape, regulación de la presión de sobrealimentación) a la temperatura del aire (campo de medición - 40...+120 °C). No hay que olvidar este sensor porque el fallo del mismo puede provocar "tironeo" sobre todo en climas fríos. También la ECU lo utiliza para comprobar la racionalidad de las medidas confrontándolo con el CTS ya que por ejemplo ambos sensores deberían producir la misma tensión de salida en un motor frío.

2.4 SENSOR DE POSICIÓN DEL ACELERADOR Este sensor si bien es importante no agrega o quita tanto combustible a la mezcla final como lo haría el CTS o el MAF. En primera instancia le indica a la ECU cuando el sistema está en ralentí, en otros sistemas esto se hacía con un switch que se accionaba cuando el acelerador estaba en su posición de reposo. También indica la velocidad de apertura de la mariposa cumpliendo una función similar a la bomba de pique en los carburadores. Otra función es la de indicarle a la ECU cuando se alcanza apertura total de la mariposa con lo que la ECU deja de funcionar en ciclo cerrado con el sensor de oxígeno y enriquece la mezcla para obtener la máxima potencia que se necesita con acelerador a fondo.

2.5 SENSOR DE MOVIMIENTO DE AGUJA DE INYECTOR El comienzo de inyección es una magnitud característica importante para el funcionamiento óptimo de los motores Diesel. Su detección hace posible p.ej. una variación del avance de inyección en función de la carga y del número de revoluciones en el circuito de regulación cerrado. Sirve para ello en las bombas rotativas o en línea un portainyector con sensor de movimiento de aguja (figura inferior) que suministra una señal cuando se levanta la aguja del inyector. Estructura y funcionamiento El perno de presión prolongado, de magnetismo permanente (12), penetra en la bobina (11). La profundidad de penetración (longitud de recubrimiento "X") determina el flujo magnético en la bobina. Un movimiento de la aguja del inyector induce, con la variación del flujo magnético en la bobina, una señal de tensión dependiente de la velocidad que es procesada directamente en un circuito de evaluación en la unidad de control. La superación de una tensión umbral le sirve al circuito de evaluación como señal para el comienzo de inyección.

2.6 SENSOR DE COMIENZO DE ALIMENTACIÓN El sistema de combustible está dividido en una parte de baja presión y en otra de alta presión. 

El sistema de combustible de baja presión: esta formado por un deposito (1), en su interior y sumergida una bomba eléctrica (2) eleva el combustible hacia un filtro (3) que se encarga de limpiarlo de impurezas, una vez filtrado el combustible se dirige a la bomba de alta presión (6). La presión del combustible en funcionamiento normal es de 3 bares y durante el arranque en caliente es de 5,8 bares como máximo.

Consta de: 1.- el depósito de combustible 2.- la bomba eléctrica de combustible

3.- el filtro de combustible 4.- la válvula de dosificación de combustible 5.- el regulador de presión del combustible (caída de presión)



El sistema de combustible de alta presión: la bomba de alta presión (6) bombea el combustible hacia la rampa de inyección (8). La presión del combustible es medida allí por el sensor (9) correspondiente y la válvula reguladora se encarga de regularla desde 50 hasta 100 bares. La inyección corre a cargo de los inyectores de alta presión (11)

Consta de: 6.- la bomba de combustible de alta presión 7.- tubería de alta presión

8.- rampa de inyección 9.- el sensor de presión del combustible 10.- la válvula reguladora para presión del combustible 11.- los inyectores de alta presión Dentro del sistema de combustible encontramos como elemento secundario el depósito de carbón activo o Canister (12). Sirve para tratar los gases que genera el combustible en su almacenamiento en el depósito.

2.7 SENSOR DE RECORRIDO DE LA REGULACIÓN Los sensores de posición sirven para detectar recorridos y posiciones ángulares y son los sensores mas utilizados en los vehículos motorizados. Desde hace tiempo se investiga para sustituir los sensores con contacto (cursor) por otros "sin contacto", que no esten sometidos a desgastes y por tanto ofrezcan una duración mas larga y una mayor fiabilidad, pero esto es en teoria, en la realidad todavia se siguen usando sensores de cursor por motivos economicos y por que estos cumplen aun bien su tarea en diferentes puntos del automóvil. A continuación tenemos unas tabla donde se enumeran los puntos del automovil donde se utilizan los sensores de posición, asi como las magnitudes aproximadas de medición. Magnitud de medición

Valor del campo de medición

Posición de la mariposa de un motor de gasolina

90º

Posición del pedal del acelerador/freno

30º

Recorrido y posición de la varilla de regulación de una bomba de inyección diesel en linea

21 mm

Posición ángular del mecanismo de control del

60º

caudal de una bomba rotativa inyección Diesel Nivel de llenado del depósito de combustible

20 ......50 cm

Carrera del actuador del embrague

50 mm

Distancia vehiculo - vehículo o vehículo - obstaculo

150 m

Angulo de la dirección (volante)

± 2 x 360 º (± 2 vueltas)

Angulo respecto a sentido de marcha

360º

Angulo de inclinación

15º

Desplazamiento de plato sonda (caudal) Recorrido

de

compresión

de

los

30 .......90º elementos

25 cm

de suspensión

Principios de medición Para medir recorridos o posiciones angulares podemos utilizar sensores que utilicen sistemas basados en diferentes principios de medición como son: 

Sensores de potenciómetro



Sensores inductivos



Sensores magnetostáticos (efecto Hall)



Sensores de propagación de ondas (ultrasonicos y electromagnéticos -radar)

2.8 SENSOR DE DETONACIÓN O PICADO Los sensores de picado son por su principio de funcionamiento sensores de vibraciones; son muy a propósito para detectar vibraciones debidas a ruidos de impacto. Estas pueden presentarse en el motor de un vehículo en caso de

combustión incontrolada y se conocen bajo el nombre de "picado". El sensor convierte las vibraciones en señales eléctricas y las transmite a la unidad de control. En general, los motores de 4 cilindros en línea son equipados con un solo sensor de picado, los motores de 5 ó 6 cilindros con dos sensores, los motores de 8 ó 12 cilindros con dos sensores o más. Se conmutan en función del orden de encendido.

Estructura y funcionamiento Por razón de su inercia, una masa ejerce fuerzas de presión al ritmo de las vibraciones incitantes sobre un elemento piezocerámico de forma anular. Estas fuerzas provocan una transferencia de carga dentro del elemento de cerámica: entre los lados superior e inferior de este elemento se origina una tensión eléctrica que es tomada por discos de contacto y procesada subsiguientemente en la unidad de control. La sensibilidad corresponde a la tensión de salida por unidad de aceleración [mV/g].

Las tensiones transmitidas por el sensor son evaluables por medio de un amplificador de tensión alterna de alta impedancia, p. ej. en la unidad de control del sistema de encendido o en la del sistema de gestión del motor Motronic.. Montaje adosado El lugar de montaje de un sensor de picado se elige para el respectivo motor de manera que se pueda detectar fiablemente el picado originado en cada cilindro. Generalmente se encuentra en el lado ancho del bloque motor. A fin de que las señales generadas (vibraciones debidas a los ruidos de impacto) puedan ser transmitidas directamente, sin resonancia y de acuerdo con la característica seleccionada, del punto de medición en el bloque motor al sensor fijado con un tornillo, es conveniente que: 

el tornillo de fijación esté apretado con un par definido,



la superficie de contacto y el taladro en el motor presenten la calidad prescrita,



no se utilice ninguna arandela simple o elástica para asegurar el sensor.

BIBLIOGRAFIAS https://html.rincondelvago.com/sensores-en-elautomovil.html https://prezi.com/ijx5mn5--sdi/sensores-analogos/ file:///C:/Users/trino/Downloads/APUNTE%20SENSORES %20Y%20ACTUADORES%20(1).pdf http://www.aficionadosalamecanica.net/cursos-deelectricidad/ http://www.aficionadosalamecanica.net/sensores1.htm