1 SENSORES ¿QUÉ ES O QUÉ SE ENTIENDE POR SENSOR? Es un componente eléctrico o electrónico que convierte las variaciones de estado físico, (movimiento, temperatura, luz, presión, vibración, recepción de señal radioeléctrica, etc.) en señales eléctricas (tensión, intensidad, frecuencia, etc.) Se utiliza, por lo tanto, para “informar” a las unidades electrónicas (UCE) de los cambios de estado que se produce en ellos. Debe ser lo suficientemente preciso como para reflejar pequeñas variaciones en la “medición” que hace y lo suficientemente fuerte como para aguantar las condiciones de funcionamiento a las que es sometido.
2 ELEMENTOS SENSORES Posición y velocidad de cigüeñal. Posición del árbol de levas. Cantidad de aire admitida por el motor. Posición de acelerador. Temperatura del motor. Temperatura de aire. Temperatura de combustible. Picado de biela. Presión atmosférica. Etc
3 SENSOR DE RESISTENCIA VARIABLE: UTILIDADES Este sensor se ha utilizado como: Sensor de posición del pedal del acelerador. Sensor de posición de motorcillos de txapaletas de A/C. Sensor de % CO en vehículos no catalizados. Nuevo aforador de combustible. Etc.
4 SENSOR DEL PEDAL DE ACELERADOR El sensor de posición del pedal del acelerador trabaja como un potenciómetro doble de contacto. Cada potenciómetro emite una señal de tensión variable entre 0 y 5V en sentido inverso uno de otro que son recibidas por la UCE. La variación de señal no es lineal sino logarítmica. En el caso de que una de las señales falle, el sistema puede seguir funcionando con la del otro potenciómetro
5 NORMA PARA EL CONTROL DE LOS SENSORES Para la comprobación de cualquier tipo de sensor debemos saber contestar correctamente a las siguientes preguntas: Con la respuesta a las preguntas anteriores sabremos provocar su funcionamiento y elegir correctamente el equipo de medida o comprobación adecuado. No obstante, siempre podemos utilizar la ayuda de una máquina de diagnosis.
¿Qué hace este sensor? Ejemplo: Variar tensión. ¿Cómo o cuando lo hace? Ejemplo: Al girarlo o moverlo. ¿Por qué lo hace? Ejemplo: Porque varía campo magnético.
6 COMPROBACIONES A REALIZAR EN EL SENSOR POTENCIÓMETRO Comprobaciones en tensión: Tensión de alimentación del sensor (5V. continua) Variación de la tensión al mover la posición del acelerador. Comprobaciones con el osciloscopio: Oscilograma de la tensión generada por el sensor. Ausencia de ruidos eléctricos (perturbaciones). Comprobaciones en resistencia: Resistencia entre los dos extremos del sensor. Resistencia variable entre uno de los extremos del sensor y la salida central del cursor. Aislamiento con respecto a masa y / o apantallado.
7 SENSOR INDUCTIVO: UTILIDADES Es bien conocido el uso del sensor inductivo como: Sensor de velocidad y posición del cigüeñal. Sensor de ABS. Sensor de encendido. Las aplicaciones de este tipo de sensor se han visto ampliadas como: Sensor de posición de aguja de inyección. Sensor fase del motor (árbol de levas). Sensor de corredera de bomba de inyección. Nuevos sensores integrados de ABS.
8 SENSOR DE CIGÚEÑAL Consta de un núcleo de hierro maleable con imanes permanentes y una bobina. El campo magnético que genera el imán permanente a través del núcleo de hierro está sujeto a la influencia de la rueda generatriz de impulsos. Cualquier variación en el campo magnético induce una tensión en la bobina del sensor. Cuanto mayor es la velocidad con que la rueda generatriz gira ante la bobina, tanto mayor es la frecuencia generada, también la tensión generada aumenta con la velocidad. La tensión generada es alterna. En algunos casos, el núcleo del bobinado puede no ser magnético, en este caso el núcleo será férrico y el imán estará integrado en el volante motor o rueda fónica. Es un sensor para captar movimiento que tenga cierta velocidad o aceleración. Está constituido por una bobina con sus dos extremos y en el caso de tener soporte metálico puede tener un tercer cable de apantallado para evitar perturbaciones (ruidos). Es autónomo en su funcionamiento es decir, no necesita alimentación de corriente para funcionar, ya que se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética. Puede captar tanto velocidad y aceleración como posición (p. Ej. Angular)
9 COMPROBACIONES A REALIZAR EN EL SENSOR INDUCTIVO Comprobaciones en tensión: Tensión (alterna) de salida del sensor. Variación de la tensión con la velocidad. Comprobaciones con el osciloscopio: Oscilograma de la tensión generada por el sensor. Ausencia de ruidos eléctricos (perturbaciones). Comprobaciones en resistencia: Resistencia de la bobina entre sus dos puntas de conexión. Aislamiento con respecto a masa y / o apantallado.
10 SENSOR HALL: UTILIDADES Hasta hace poco tiempo el uso del sensor de tipo hall se limitaba a: Sensor del sistema de encendido. Sensor de velocidad del vehículo. Sensor del árbol de levas. Hoy en día su uso se ha extendido y además de las aplicaciones anteriores se utiliza como: Sensor para arranque rápido. Sensor activo para ABS. Sensor para caja se cambio semiautomáticas y automáticas. Sensor de dirección. Sensor de deceleración para ESP.
11 SENSOR HALL DE DECELERACIÓN El transmisor de aceleración transversal consta de un imán permanente (1), un muelle (2), una placa amortiguadora (3) y un sensor Hall (4). El imán permanente, el muelle y la placa amortiguadora constituyen un sistema magnético. El imán puede oscilar por medio de la placa amortiguadora. La variación que experimenta la tensión es directamente proporcional a la intensidad de la aceleración transversal. Esto significa, que cuanto más intenso es el movimiento entre la placa amortiguadora y el imán, tanto más se debilita el campo magnético y tanto más claramente varía la tensión de Hall. Al actuar una aceleración transversal en el vehículo (a), el imán permanente, debido a la inercia de su masa, acompaña con retardo el movimiento generado. Eso significa, que la placa amortiguadora se aleja conjuntamente con la carcasa del sensor, debajo del imán permanente. Con este movimiento se generan corrientes eléctricas de Focault en la placa amortiguadora, las cuales generan a su vez un campo magnético contrario al del imán permanente. Debido a ello se debilita la intensidad del campo magnético general. Esto provoca una modificación en la tensión Hall (U).
12 SENSOR HALL DE ELEVALUNAS El movimiento de los motores elevalunas están controlados por medio de un limitador del exceso de fuerza. Un sensor Hall detecta la velocidad del eje del motor. Si la luna de la puerta incide contra un obstáculo, el sensor Hall detecta una alteración en el régimen del motor. En virtud de ello, la unidad de control de puerta invierte el sentido de movimiento de la luna. Este sistema se utiliza como elemento de seguridad anti-atrapamiento. El sistema controla los finales de recorrido del elevalunas por medio de las señales emitidas por el sensor Hall y reconoce de esta manera un obstaculo antes del final de su recorrido. Se debe tener muy en cuenta que este sistema anti – atrapamiento no suele estar activo cuando se obliga al cierre de ventanillas por medio de la llave o mando a distancia. La razón de este tipo de funcionamiento es la de tener la posibilidad de forzar el cierre en el caso de que el obstáculo sea hielo o nieve.
13 SENSOR PARA ARRANQUE RÁPIDO La rueda generatriz de impulsos para arranque rápido está fijada al árbol de levas. A través de la señal que genera, permite a la unidad de control del motor detectar más rápidamente la posición del árbol de levas con respecto a la del cigüeñal y, conjuntamente con la señal del transmisor de régimen del motor, pueda iniciar más rápidamente el ciclo de arranque del motor. En los sistemas anteriores no podía iniciarse la primera combustión hasta después de un ángulo de cigüeñal de aprox. 600-900°. Con la rueda generatriz de impulsos para arranque rápido, la unidad de control del motor ya detecta la posición del cigüeñal con respecto al árbol de levas al cabo de 400 -480° ángulo de cigüeñal. De esa forma puede iniciarse más pronto la primera combustión y el motor arranca más rápidamente. Hay menos peligro de ahogo del motor. El sensor Hall consta de dos elementos de Hall yuxtapuestos. Cada elemento de Hall explora una pista. Dado que la gestión del motor compara las señales de ambos elementos, se puede denominar sensor Hall diferencial. La rueda generatriz de impulsos para arranque rápido consta de una rueda generatriz de doble pista y un doble sensor Hall. La rueda generatriz tiene dos pistas contiguas. Donde una pista presenta un hueco, la otra presenta un diente.
14 SENSOR PARA ARRANQUE RÁPIDO (Funcionamiento) La rueda generatriz de impulsos está configurada de modo que los dos elementos de Hall jamás generen la misma señal. Cuando el elemento de Hall 1 coincide con un hueco, el elemento de Hall 2 siempre coincide con un diente. El elemento de Hall 1 genera, por tanto, siempre una señal distinta a la del elemento de Hall 2. La unidad de control compara ambas señales y detecta de esa forma, con qué cilindro coincide la posición del árbol de levas para PMS de encendido. Con la señal del transmisor de régimen del motor G28 se puede iniciar de esa forma la inyección al cabo de aprox. 440° del cigüeñal. El transmisor Hall G40 está conectado a la masa de sensores de la unidad de control del motor. Si se avería el transmisor Hall no es posible arrancar nuevamente el motor.
15 COMPROBACIONES A REALIZAR EN LOS SENSORES HALL. Este tipo de sensor no puede ser comprobado en resistencia ya que los valores que marcaría el polímetro no tendrían ningún significado. Comprobaciones en tensión: Alimentación de tensión al sensor Hall. Variación de la salida de tensión del sensor. Aislamiento del sensor con respecto a masa. Comprobaciones con el osciloscopio: Gráfica de tensión generada por el sensor. Ausencia de ruidos eléctricos (perturbaciones). Si el sensor Hall es doble, las comprobaciones se deben hacer en cada uno de ellos.
16 SENSOR DE TEMPERATURA: UTILIDADES El uso de este tipo de sensor es muy amplio, tanto en su versión NTC (coeficiente negativo) como PTC (coeficiente positivo). Se puede encontrar como: Sensor de temperatura de refrigerante. Sensor de temperatura de aire (inyección, climatización, etc.) Sensor de temperatura de combustible. Sensor de temperatura de aceite (cambio automático, ESP, etc.) Etc.
17 SENSOR DE TEMPERATURA DE COMBUSTIBLE El sensor está constituido por una resistencia NTC. El valor de resistencia disminuye con el aumento de temperatura. El valor de tensión en el sensor varía en el mismo sentido que la resistencia, a más resistencia mayor valor de tensión. La señal es utilizada por la UCE en la dosificación de gasoil para calcular la densidad del combustible.
18 SENSOR DE TEMPERATURA DE REFRIGERANTE El sensor está constituido por dos resistencias NTC. Las señales emitidas por el sensor pueden ser utilizadas por la UCE para la gestión de la inyección y de la refrigeración.
19 COMPROBACIONES A REALIZAR EN EL SENSOR DE TEMPERATURA. Comprobaciones en tensión: Alimentación de tensión al sensor Hall. Variación de la salida de tensión del sensor. Comprobaciones con el osciloscopio: Oscilograma. Se puede realizar en el caso de mala conexión. Si el sensor de temperatura es doble, las comprobaciones se deben hacer en cada uno de ellos. Comprobaciones en resistencia: Resistencia del sensor NTC o PTC. Variación de resistencia con la variación de temperatura. Aislamiento del sensor con respecto a masa.
20 SENSOR INTERRUPTOR:UTILIDADES Este es el elemento sensor más sencillo, se trata de un interruptor que pude ser simple o doble que abre o cierra un circuito. Se pueden encontrar como: Sensor de pedal de freno (simple o doble). Sensor de pedal de embrague. Sensor de posición de mariposa (doble). Sensor de presión de la servodirección. Sensor de encendido del aire acondicionado Etc.
21 SENSOR DEL PEDAL DE FRENO El sensor está constituido por un interruptor (en este caso doble). Al accionar el pedal de freno uno de los interruptores abre el circuito mientras que el otro lo cierra. El valor de tensión a la altura del interruptor deberá ser de 5V. cuando el circuito está abierto y 0V. cuando está cerado.
22 SENSOR DEL PEDAL DE EMBRAGUE
23 COMPROBACIONES A REALIZAR EN EL SENSOR INTERRUPTOR. Comprobaciones en tensión: Alimentación de tensión al sensor. Variación de la salida de tensión del sensor (todo o nada). Comprobaciones con el osciloscopio: Oscilograma. Si el sensor interruptor doble, las comprobaciones se deben hacer en cada uno de ellos. Comprobaciones en resistencia: Resistencia con circuito abierto. Resistencia con circuito cerrado. Aislamiento del sensor con respecto a masa.
24 SENSOR DE MASA DE AIRE El medidor de masa de aire, montado en el tubo de admisión inmediatamente detrás del filtro de aire, mide la masa de aire aspirada mediante un sensor de lámina caliente. La lámina se calienta con 12 V. El aire aspirado que pasa refrigera la superficie de la lámina caliente. Este enfriamiento hace disminuir la resistencia de la lámina caliente. La caída de tensión originada al variar la resistencia la evalúa la unidad de control electrónica como equivalente para la temperatura y masa del aire aspirado. El resultado de medición del medidor de masa de aire sirve para regular el caudal de combustible máximo a inyectar y el porcentaje de masa de gases de escape a recircular. Un diagrama característico de nivel de humo, memorizado en la unidad de control, limita el caudal de inyección si la masa de aire es demasiado pequeña, para conseguir una combustión exenta de humo. En caso de fallo, se reducirá el valor límite de presión de sobrealimentación y se predeterminarán valores fijos para un funcionamiento óptimo del motor en el margen de carga parcial y en consecuencia disminuirá la potencia del motor.
25 SENSOR DE MASA DE AIRE CON DETECCIÓN DE REFLUJO El medidor de la masa de aire por película caliente con detección de flujo inverso reconoce la masa de aire en retorno y lo tiene en cuenta al mandar la señal a la unidad de control del motor. De esa forma se obtiene una gran exactitud en la medición de la masa de aire. Para regular una proporción correcta de la mezcla y conseguir un bajo consumo de combustible, la gestión del motor necesita saber qué cantidad de aire aspira el motor. Esta información la suministra el medidor de la masa de aire. Con la apertura y el cierre de las válvulas se generan flujos inversos de la masa de aire aspirada en el colector de admisión.
26 SENSOR DE MASA DE AIRE CON DETECCIÓN DE REFLUJO En el elemento sensor hay dos termosensores (T1 + T2) y un elemento calefactor. El sustrato en el que están fijados los sensores y el elemento calefactor consta de una membrana de vidrio. Se utiliza el vidrio, porque tiene una muy mala conductibilidad térmica. De esa forma se evita que el calor del elemento calefactor pase a través de la membrana de vidrio hasta los sensores, lo cual conduciría a errores en la medición. El aire encima de la membrana de vidrio es calentado por el elemento calefactor. El calor se propaga uniformemente al no haber flujo de aire, y los sensores se hallan a la misma distancia del elemento calefactor, ambos sensores registran la misma temperatura del aire.
A ser aspirado el aire se hace pasar el flujo de T1 hacia T2 sobre el elemento sensor. El aire enfría el sensor T1 y se calienta al pasar, el sensor T2 no se enfría tan intensamente como el T1. De esa forma, la temperatura de T1 es más baja que la de T2. Con ayuda de esta diferencia de temperaturas, el circuito electrónico reconoce que se ha aspirado aire. Si el aire fluye en sentido opuesto a través del elemento sensor, T2 se enfría más que T1. Debido a ello, el circuito eléctrico detecta que se trata de una masa de aire en flujo inverso. En tal caso, resta la masa de aire refluyente de la masa aspirada y transmite el resultado a la unidad de control del motor. La unidad de control del motor recibe así una señal eléctrica equivalente a la masa de aire efectivamente aspirada.
27 COMPROBACIONES A REALIZAR EN LOS SENSORES DE MASA. Estos sensores deben ser medidos normalmente con el vehículo en marcha y en posiciones de acelerador de media carga a plena carga, ya que la variación de aire en parado no es suficiente como para detectar algunas averías. No obstante, si el defecto del sensor es importante… Comprobaciones en tensión: Alimentación de tensión al sensor de masa de aire. Variación de la salida de tensión del sensor en función de la masa aspirada. Aislamiento del sensor con respecto a masa. Comprobaciones con el osciloscopio: Gráfica de tensión generada por el sensor. Ausencia de ruidos eléctricos (perturbaciones). Si el sensor tiene más de una función p. Ej. sensor de temperatura, las comprobaciones se deben hacer en cada uno de ellos.
28 SENSOR ÓPTICO: UTILIDADES Hasta hace poco tiempo el uso del sensor de tipo óptico se limitaba a: Hoy en día su uso se ha extendido y además de las aplicaciones anteriores se utiliza como: Sensor del sistema de encendido. Sensor de movimiento en suspensión hidroneumática. Sensor de ángulo de dirección y velocidad de giro. Sensor de radiación solar. Sensor de lluvia. Etc.
29 SENSOR ÓPTICO DE DIRECCIÓN Los componentes básicos son: – una fuente de luz (a) – un disco codificador (b) – sensores ópticos (c + d) – un contador (e) para las vueltas completas. El disco codificador consta de dos anillos: el anillo absoluto y el anillo incremental. Ambos anillos se exploran por medio de dos sensores. 1 Corredera perforada de valores incrementales. 2 Corredera perforada de valores absolutos. 3 Fuente luminosa. 4 y 5 Sensores ópticos. El sensor incremental suministra una señal uniforme, porque las rendijas o ventanas están espaciadas de forma equidistante. El sensor de valores absolutos produce una señal irregular, debido a que la corredera tiene huecos y distancias irregulares. Por comparación de ambas señales, el sistema puede calcular la longitud a que fueron movidas las correderas. El punto inicial del movimiento lo define la parte correspondiente a valores absolutos Si se cubre la fuente luminosa se interrumpe nuevamente la tensión. Al pasar la luz a través de una rendija hacia un sensor, se produce en éste una señal de tensión. Si movemos ahora las correderas perforadas, se producen dos diferentes secuencias de tensiones.
30 COMPROBACIONES A REALIZAR EN LOS SENSORES ÓPTICOS. Este tipo de sensor no puede ser comprobado en resistencia ya que los valores que marcaría el polímetro no tendrían ningún significado. Comprobaciones en tensión: Alimentación de tensión al sensor óptico. Variación de la salida de tensión del sensor. Aislamiento del sensor con respecto a masa. Comprobaciones con el osciloscopio: Gráfica de tensión generada por el sensor. Ausencia de ruidos eléctricos (perturbaciones). Si el sensor óptico es doble, las comprobaciones se deben hacer en cada uno de ellos.
31 SENSOR DE POSICIÓN DEL ACELERADOR Para el cálculo del caudal de inyección es determinante la posición del acelerador, el deseo del conductor. El transmisor para la posición del pedal acelerador es un potenciómetro montado en el alojamiento del pedal del acelerador. El accionamiento se efectúa mediante un cable de tracción corto. El potenciómetro transmite el ángulo de giro momentáneo a la unidad de control electrónica. Un resorte espiral en la carcasa del transmisor genera una fuerza de retroceso que le proporciona al conductor la impresión de estar utilizando un acelerador mecánico. Además del potenciómetro, el transmisor contiene el conmutador de ralentí y el conmutador kick-down. A partir de las señales del transmisor, la unidad de control electrónica calcula el caudal de combustible a inyectar y el comienzo de la inyección. Además, estas señales se utilizan para limitar la presión de sobrealimentación y conectar la recirculación de gases de escape. En caso de estar defectuoso el transmisor, el motor funciona a un régimen de ralentí incrementado, aprox. 1300 1/min.
32 SENSOR DE PRESIÓN La pieza principal del sensor es un elemento piezoeléctrico (a), sobre el cual puede actuar la presión del líquido de frenos, e incluye la electrónica del sensor (b). Al actuar una presión, las cargas se desplazan espacialmente (2), produciéndose una tensión eléctrica. Cuanto mayor es la presión, tanto más intensamente se separan las cargas. La tensión aumenta. En el circuito electrónico incorporado se intensifica la tensión y se transmite como señal hacia la unidad de control. La magnitud de la tensión constituye de esa forma una medida directa de la presión reinante en el sistema de frenos.
Al actuar la presión del líquido de frenos sobre el elemento piezoeléctrico varía el reparto de las cargas en el elemento. Sin la actuación de la presión, las cargas tienen un reparto uniforme (1).
33 SONDA LAMBDA PLANAR La sonda Lambda planar (plana, extendida) es una mejora de la conocida sonda Lambda digitiforme y tiene una curva característica de salto a l = 1. Ventajas: – breve tiempo de calentamiento y, por consiguiente, mejores valores de gases de escape en la fase de calentamiento. – menor necesidad de potencia calorífica. – característica más estable de regulación medición. Para poder garantizar una depuración eficaz de los gases de escape, es necesaria una reacción rápida de la sonda Lambda. La sonda Lambda tiene que alcanzar su temperatura de servicio en el menor tiempo posible. Esto se consigue gracias a la estructura planar (plana, extendida). La calefacción de la sonda está integrada en el elemento sensor. Con escasa potencia calorífica se alcanza la temperatura de servicio. Característica especial Ya a una temperatura de los gases de escape de 150°C, la calefacción de sonda genera la temperatura mínima necesaria de 350°C. Aproximadamente 10 segundos después de arrancar el motor, la regulación Lambda está en condiciones de funcionar. El elemento sensor es de cerámica de dióxido de circonio (ZrO 2 ). El elemento sensor está recubierto de una capa protectora de cerámica porosa. Esto impide daños a causa de residuos contenidos en los gases de escape. De este modo se asegura una vida útil prolongada y el cumplimiento de un alto requerimiento funcional.
34 CURVA DE LA SONDA LAMBDA PLANAR Esta sonda se monta ahora después del catalizador para el control del funcionamiento de este. Es de tipo de construcción planar (plano, extendido en longitud) en versión de cerámica de dióxido de circonio (ZrO 2 ). En el elemento sensible planar hay integrados elementos de medición y calefactores. La sonda tiene en el elemento de medición una capa protectora de cerámica porosa, fijamente sinterizada, que impide daños causados por erosión en cualquier temperatura de servicio. De este modo se garantiza larga vida útil. La calefacción se compone de metal noble y está ubicada en el elemento sensible de tal modo que, con escasa absorción de potencia, proporciona un rápido calentamiento. El funcionamiento de la sonda se basa en el principio de un elemento galvánico de concentración de oxígeno con electrolito de estado sólido que se compone de láminas de cerámica también designadas como elementos Nernst. Para un funcionamiento seguro de la regulación de la cerámica de la sonda se requiere una temperatura de los gases de escape de 350°C, como mínimo. A fin de que la sonda trabaje eficazmente ya con escasa carga del motor y bajas temperaturas de los gases de escape, una calefacción eléctrica integrada en la sonda proporciona temperaturas óptimas para la misma. La sonda lambda compara la concentración de oxígeno de los gases de escape con la concentración de oxígeno en el aire de referencia (la atmósfera comparativa corresponde a la atmósfera ambiente – interior de sonda unido con atmósfera ambiente mediante abertura). La sonda trabaja como "sonda de dos puntos" y sólo indica si en los gases de escape se presenta mezcla rica (l < 1) o mezcla pobre (l > 1). La regulación de la mezcla se efectúa mediante la unidad de control del motor. Cada salto de tensión se convierte en señal que se transmite directamente a la unidad de control del motor. Según se comunique si la mezcla es rica o pobre, se efectuará el enriquecimiento o empobrecimiento de la misma
35 SONDA LAMBDA: UTILIDADES Hasta hace poco tiempo el uso del sensor de oxígeno limitaba su uso a el análisis de los gases de combustión. Hoy en día su uso se ha ampliado al análisis de gases contaminantes que puedan entran por el sistema de aireación. Sensor de calidad de aire. Sondas lambda en sus diferentes versiones.
36 COMPROBACIONES A REALIZAR EN LAS SONDAS LAMBDA. Este tipo de sensor no puede ser comprobado en resistencia ya que los valores que marcaría el polímetro no tendrían ningún significado. Comprobaciones en tensión: Alimentación de tensión al sensor (calefacción). Variación de la salida de tensión del sensor. Comprobaciones con el osciloscopio: Gráfica de tensión generada por el sensor. Ausencia de ruidos eléctricos (perturbaciones).
37 ESQUEMA SONDA LAMBDA PLANAR Resistencia. Tensión de salida..
38 SONDAS PRE Y POST CATALIZADOR Un catalizador envejecido o averiado tiene una menor capacidad para acumular oxígeno y, por tanto, un menor poder de conversión catalítica. Si con motivo de una comprobación legal de los gases de escape se sobrepasan en 1,5 los valores límite para el contenido de hidrocarburos en los gases de escape, es preciso que se detecte esta particularidad a través de la memoria de averías. Para la diagnosis, la unidad de control del motor compara las tensiones de las sondas anterior y posterior al catalizador. Si esta magnitud difiere del margen teórico, la gestión del motor detecta una función anómala del catalizador. Para cumplir la norma Euro III, se ha integrado en el sistema una sonda lambda adicional situada detrás del catalizador. Sirve para verificar el funcionamiento del catalizador. El posible intercambio de los conectores por confusión se evita mediante conectores distintos, colores diferentes en los conectores y por medio del lugar de montaje. La regulación lambda del motor también se lleva a cabo en caso de averiarse la sonda postcatalizador. Lo único que no puede comprobarse es el funcionamiento del catalizador en caso de averiarse la sonda.
39 DIFERENCIAS ENTRE SONDAS LAMBDA
40 SONDAS LAMBDA: COMPARACIÓN La sonda lambda de banda ancha es una nueva generación de sondas que se ponen antes el catalizador. En este tipo de sonda, la señal emitida no es una curva de tensión ascendente y descendente, a saltos (como en el caso de la sonda lambda convencional), sino que se tiene un valor de intensidad de corriente con incrementos casi lineales. De esta forma es posible medir el valor lambda en una gama más amplia (banda ancha). Las sondas convencionales cilíndricas tipo dedillo (LSH Lambda Sonde Heizung, calefacción sonda lambda) o las sondas planares (LSF Lambda Sonde Flach) también se denominan sondas de señales a saltos, debido a los saltos que presentan sus curvas de tensión. Para el montaje posterior al catalizador se puede emplear una sonda lambda de señales a saltos ya que para vigilar el funcionamiento del catalizador resulta suficiente la gama de medición de señales a saltos que proporciona este tipo de sonda alrededor del valor lambda = 1 (l = 1).
41 SONDA LAMBDA BANDA ANCHA Esta sonda se sitúa, en los sistemas que utilizan dos sondas, antes del catalizador. Ofrece mayores posibilidades de utilización que la "sonda de dos puntos“, p. Ejem.: – regulación lambda permanente mediante señal constante para desvíos de l = 1 – regulación también válida para valores que se alejen de l = 1 (p. ej., para regulación de motores de gasolina con concepto de mezcla muy pobre) Estructura y funcionamiento La sonda es de tipo de construcción planar (plano, extendido en longitud) en versión de cerámica de dióxido de circonio (ZrO 2 ). Difiere en estructura de la sonda de dos puntos por: – la estructura interior del elemento sensible – la regulación electrónica Su estructura modular, en combinación con la técnica planar, permite la integración de múltiples funciones. Como complemento del principio de la sonda de dos puntos, en la sonda lambda de banda ancha hay integrado un segundo elemento electroquímico, el elemento de bomba, además del elemento de concentración de oxígeno (elemento Nernst).
42 GRÁFICA DE SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA La regulación de la sonda se efectúa mediante la unidad de control del motor y comprende – La regulación del elemento de bomba de oxígeno y del elemento de concentración de oxígeno – El control de la señal de sensor – La regulación de temperatura de la sonda A través de un pequeño orificio del elemento de bomba, los gases de escape penetran por la rendija de medición del elemento Nernst. La tensión aplicada a la sonda se regula de tal modo, que la composición de los gases en la rendija de medición permanece constante con l = 1. En tal caso, según la composición de los gases de escape (rica de oxígeno = pobre o pobre de oxígeno = rica), se "bombean" iones de oxígeno de o a la rendija de medición. La corriente de bomba resultante constituye una referencia para la medición de aire en los gases de escape. Según la composición de los gases de escape, la sonda emite una señal a la unidad de control del motor. La unidad de control del motor regula si hay que enriquecer la mezcla (añadir combustible) o empobrecerla (reducir la cantidad de combustible). La calefacción eléctrica integrada en la sonda proporciona la temperatura de servicio de 600°C, como mínimo para su funcionamiento.
43 ESTRUCTURA DE LA SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA
44 FUNCIONAMIENTO DE SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA (1) En la sonda lambda de señales a saltos el elemento principal es un cuerpo de cerámica revestido por ambos lados. Estos recubrimientos asumen la función de electrodos, de los cuales una capa se encuentra en contacto con el aire exterior y la otra con los gases de escape. Debido a los diferentes contenidos de oxígeno en el aire exterior con respecto al de los gases de escape se genera una tensión entre los electrodos. La diferencia de la sonda lambda de banda ancha con respecto a la sonda lambda de señales a saltos está en que la tensión de los electrodos se mantiene aquí constante. Esto se consigue por medio de una célula de bomba (bomba miniaturizada), que alimenta oxígeno al electrodo que se encuentra por el lado de escape, en una cantidad tal, que la tensión entre ambos electrodos se mantenga constante a 450 mV. El consumo de corriente de la bomba es transformado en la unidad de control del motor en un valor lambda.
45 FUNCIONAMIENTO DE SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA (2) Supongamos que la mezcla de combustible / aire empobrece. Eso significa, que el contenido de oxígeno aumenta en los gases de escape y la célula – bomba, manteniendo un rendimiento uniforme, aporta una mayor cantidad de oxígeno hacia el área de medición de la que puede escapar por el conducto de difusión. De esa forma se modifica la proporción del oxígeno con respecto al aire exterior y desciende la tensión entre los electrodos. Para alcanzar nuevamente la tensión de 450 mV entre los electrodos, es preciso reducir el contenido de oxígeno por el lado de los gases de escape. A esos efectos, la célula – bomba tiene que aportar una menor cantidad de oxígeno hacia el área de medición. El rendimiento de la bomba se reduce, por tanto, hasta que se alcance nuevamente la tensión de 450 mV. La unidad de control del motor transforma el consumo de corriente de la bomba miniatura en un valor de regulación lambda y modifica correspondientemente la composición de la mezcla.
46 FUNCIONAMIENTO DE SONDA LAMBDA DE BANDA ANCHA (3) El contenido de oxígeno en los gases de escape se reduce en cuanto la mezcla de combustible y aire enriquece excesivamente. Debido a ello, la célula – bomba aporta una menor cantidad de oxígeno al área de medición al mantener un caudal invariable, con lo cual aumenta la tensión entre los electrodos. A través del conducto de difusión escapa en este caso una mayor cantidad de oxígeno, en comparación con la aportada por la célula – bomba. Resulta necesario aumentar el caudal de la célula – bomba para que aumente el contenido de oxígeno en el área de medición. Debido a ello se ajusta nuevamente la tensión de los electrodos al valor de 450 mV, y la unidad de control del motor transforma la corriente absorbida por la célula – bomba en un valor de regulación lambda. El efecto de la célula – bomba es un procedimiento netamente físico. No se emplean componentes mecánicos para esta función. La célula – bomba representada arriba es sólo simbólica. Debido a una tensión positiva de la célula – bomba se atraen iones negativos de oxígeno a través del elemento de cerámica permeable al oxígeno.
47 SENSOR DE CALIDAD DE AIRE Este sensor forma parte del sistema de aireación climatización de algunos vehículos. El sistema suele estar compuesto por un sensor de la calidad del aire, un filtro combinado que viene a sustituir al filtro antipolvo y antipolen y consta de un filtro para partículas, que contiene carbón activo. El sensor de gases detecta contaminantes en el aire atmosférico de entrada al habitáculo. Si se detecta una alta concentración de contaminantes, el sistema pasa de la función de aire atmosférico a la de recirculación. Al descender la concentración de contaminantes se vuelve a dar entrada al aire atmosférico del exterior hacia el habitáculo. Cuando el sensor de calidad de aire detecta contaminantes en el aire de entrada, la función automática para la recirculación del aire se cierra la entrada del aire de ventilación exterior, es decir, antes que penetren los gases contaminantes. La función de la recirculación automática del aire puede ser también activable y desactivable manualmente.
48 FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR DE CALIDAD DE AIRE Básicamente, este sensor trabaja como una sonda lambda. El elemento de medición es un sensor de óxidos mixtos, en versión de semiconductor (dióxido de estaño SnO2 ). La sensibilidad aumenta mediante aditivos catalíticos de platino y paladio. El sensor trabaja a una temperatura de servicio de aprox. 350º C. Hay un analizador electrónico integrado en el módulo sensor que reacciona ante variaciones en la conductividad del sensor. La electrónica detecta el contenido medio de contaminantes en el aire atmosférico y transmite información, con ayuda de una señal rectangular digitalizada, sobre el tipo y cantidad de los contaminantes hacia la unidad de control del climatizador. En función de la temperatura exterior y la intensidad de la polución del aire, la unidad de control cierra la chapaleta de recirculación de aire al haber altas concentraciones de contaminantes. El sensor de la calidad del aire no sufre desgaste alguno. El filtro combinado se tiene que sustituir periódicamente. Los contaminantes principales en los gases de escape de un motor de gasolina: CO – Monóxido de carbono C6 H14 – Hexano C6 H6 – Benceno C7 H16 -N-heptano En los gases de escape de un motor diesel: NOx – Óxidos nítricos SO2 – Dióxido de azufre H2 S – Ácido sulfhídrico CS2 – Carbono sulfuro
49 SENSOR DE PICADO El sensor de picado va instalado en la pared posterior del bloque motor, entre los cilindros 2 y 3. Analizando las señales de tensión del sensor de picado, la unidad de control del motor detecta fenómenos de combustión detonante. La detección se produce por cilindro. El ángulo de encendido del cilindro en cuestión se desplaza en “retraso” por pasos de -0,5 a -2º, hasta que disminuya la tendencia al picado. El momento de encendido puede ser ajustado al límite de picado, individualmente para cada cilindro. Al no volverse a presentar ningún fenómeno de picado, el ángulo de encendido vuelve, por pasos +0,5º, hacia el valor especificado en la familia de características.
50 ACTUADOR ¿QUÉ ES O QUÉ SE ENTIENDE POR ACTUADOR? Es un componente eléctrico o electrónico que convierte las señales eléctricas (tensión, intensidad, frecuencia, etc.) en cambios de normalmente perceptible por nuestros sentidos, (movimiento rotativo o alternativo, tenperatura, luz, sonido, emisión de señales, etc.) Se utiliza para producir el cambio de estado físico del órgano donde está situado (apertura o cierre, aceleración o deceleración, calentamiento o enfriamiento, sonido, encendido o apagado, etc.) Debe ser lo suficientemente preciso como para reflejar pequeñas variaciones de su estado de reposo o movimiento cuando recibe señales eléctricas y lo suficientemente fuerte como para aguantar las condiciones de funcionamiento a las que es sometido.
51 ELEMENTOS ACTUADORES Electroválvulas de inyección. Electroválvula de regulación de ralentí. Electroválvula de control del turbo. Electroválvula de control de EGR. Electroválvula de cánister. Relé de bomba de gasolina. Relé de ventiladores. Motores de control de posición de txapaletas de climatización. Resistencias de sistemas de calefacción adicional. Etc.
52 ELECTROVÁLVULA DE PARE La electroválvula de corte de combustible para el pare del motor va montada en la parte trasera de la bomba de inyección. Al desconectarse la corriente, la electroválvula interrumpe el suministro de combustible a la bomba de inyección rotativa. Al recibir corriente, la bobina atrae el inducido, vence la fuerza del muelle y da paso al combustible. Al cortase la corriente de alimentación a la bobina, se interrumpe el suministro de corriente, con lo que el motor se para inmediatamente. La válvula de corte de combustible recibe corriente, directamente o a travles de un relé, de la unidad de control electrónica.
53 NORMA PARA EL CONTROL DE LOS ACTUADORES Para la comprobación de cualquier tipo de actuador debemos saber contestar correctamente a las siguientes preguntas: Con la respuesta a las preguntas anteriores sabremos provocar su funcionamiento y elegir correctamente el equipo de medida o comprobación adecuado. No obstante, siempre podremos obtener la ayuda de una máquina de diagnosis.
¿Qué hace este actuador? Ejemplo: Variar su posición. ¿Cómo o cuando lo hace?. Ejemplo: Al recibir una señal eléctrica. ¿Qué tipo de señal recibe? Ejemplo: Continua cuadrada variable 5V.
54 ELECTROVÁLVULA DE CONTROL DE LA PRESIÓN DEL TURBO La electroválvula para limitación de la presión de sobrealimentación del turbo es activada por la unidad de control de inyección. Variando la secuencia de señales (% de excitación), se regula el paso de depresión hacia la válvula neumática de regulación del turbo. La señal para el control de la electroválvula de control del turbo es por lo tanto continua de onda cuadrada “variable en anchura”. Las señales de la unidad de control de inyección se corresponden con el diagrama característico de presión de sobrealimentación disponible en la UCE.
55 ELECTROVÁLVULA DE CONTROL DE VÁLVULA EGR La electroválvula para control de la válvula EGR es activada por la unidad de control de inyección. Variando la secuencia de señales (% de excitación), se regula el paso de depresión hacia la válvula neumática de EGR. La señal para el control de la electroválvula de control de válvula EGR es continua de onda cuadrada “variable en anchura”. Las señales de la unidad de control de inyección se corresponden con el diagrama característico de control de EGR disponible en la UCE.
56 INDICADOR DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA Los testigos luminosos del funcionamiento de los sistemas son actuadores que tienen como función indicar mediante señales luminosas el funcionamiento o avería del sistema al que pertenecen (inyección, ABS, ASR, ESP airbag, etc.)
57 DOSIFICADOR DE COMBUSTIBLE DE BOMBA ROTATIVA El dosificador de caudal de combustible va montado en la parte superior de la bomba de inyección. Transforma las señales procedentes de la unidad de control electrónica en modificaciones de la posición de la corredera reguladora. Las señales eléctricas recibidas se transforman en un campo magnético que produce el movimiento del eje de accionamiento con articulación esférica excéntrica. El eje de accionamiento puede efectuar movimientos de hasta 60° de ángulo de giro. Un muelle montado en sentido contrario al flujo magnético provoca una fuerza de retroceso del eje de accionamiento en hacia su posición inicial. La articulación esférica excéntrica empuja la corredera reguladora móvil en un movimiento de vaivén en sentido axial al émbolo distribuidor. Mediante el movimiento axial de la corredera reguladora puede hacerse variar la posición desde totalmente abierta (falta de suministro) a totalmente cerrada (plena carga).
58 ESQUEMA DE LA ENCENDIDO DIRECTO Funcionamiento del actuador. Tensión de alimentación al actuador. Oscilograma de la señal al actuador. Resistencia del actuador. Aislamiento del actuador. Tensiones de alimentación sin actuador.
59 SOPORTES ANTIVIBRATORIOS DE MOTOR Estos soportes de motor reducen la transmisión de las vibraciones del motor a la carrocería contribuyendo así a un mayor confort durante la conducción. Los soportes del motor amortiguados de forma hidráulica son excitados neumáticamente a través de la electroválvula N145. Los soportes del motor reducen en toda la gama de regímenes del motor las vibraciones que se transmiten a la carrocería. Como señales de entrada se utilizan la velocidad de la marcha y el régimen del motor.
60 SOPORTES MOTOR ELECTROHIDRÁULICOS
61 NORMA PARA EL CONTROL DE UNIDADES ELECTRÓNICAS Las unidades electrónicas no pueden ser comprobadas internamente ya al utilizar una electrónica integrada, se carece de los medios y los datos para poder realizar su comprobación. Sin embargo, sí se pueden comprobar sus señales de salida hacia los actuadores y con una máquina de diagnosis adecuada, también se puede provocar su funcionamiento. Para provocar el funcionamiento de la UCE debemos saber contestar a estas preguntas: Con la respuesta a las preguntas anteriores sabremos provocar su funcionamiento y elegir correctamente el equipo de medida o comprobación adecuado. No obstante, siempre podremos obtener la ayuda de una máquina de diagnosis, (accionamiento de actuadores).
¿Qué hace la UCE? Ejemplo: Emitir señales hacia … ¿Cuando lo hace?. Ejemplo: Cuando el motor se está encendiendo o encendido. ¿Qué tipo de señal manda? Ejemplo: 5V. Variable en frecuencia.
62 ESQUEMA INYECCIÓN
63 COMPONENTES DEL ESQUEMA DE INYECCIÓN A Batería F Conmutador luz de freno F36 Conmutador pedal de embrgaue F47 Conmutador pedal de freno F88 Manoconmutador servodirección G6 Bomba de combustible G28 Transmisor número de revoluciones del motor G39 Sonda Lambda G61 Sensor antipicado G62 Transmisor de temperatura del líquido refrigerante G71 Transmisor para presión del colector de escape G72 Transmisor de temperatura del tubo de admisión G79 Transmisor para posición del pedal acelerador G163 Sensor de posición del árbol de levas G185 Transmisor -2- para posición de pedal acelerador G186 Accionamiento de la válvula de mariposa (accionamiento eléctrico del acelerador) G187 Transmisor de ángulo -1- para accionamiento de válvula de mariposa (accionamiento eléctrico del acelerador) G188 Transmisor de ángulo -2- para accionamiento de válvula de mariposa (accionamiento eléctrico del acelerador) J17 Relé bomba de combustible J361 Unidad de control Simos J338 Unidad de mando de la válvula de mariposa M Luz de freno N152 Transformador de encendido N30…33 Inyectores N80 Válvula electromagnética para sistema de depósito de carbón activo P Conector de bujía de encendido Q Bujías de encendido S Fusible Z19 Calefacción de sonda Lambda
64 SEÑ
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