Sensores en el automóvil
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El documento proporciona información sobre diferentes tipos de sensores utilizados en vehículos, incluyendo sensores de presión, temperatura, flujo de aire, posición, velocidad y oxígeno. Describe la función, operación y diagnóstico de cada sensor, así como los principios físicos en los que se basan.
Sensores en el automóvil
- 1. Introducción • Propósito del Sensor – Medir condiciones del motor – Enviar medidas a la ECM Sensor Módulo de Control Electrónico 1 Actuadores
- 2. Introducción • Tipos de Sensor: Coeficiente Negativo Temperatura Termistor Coeficiente Positivo Tipo Semiconductor Presión Tipo capacitancia estática Resistencia Magnética Rotación Elemento Hall Tipo óptico 2
- 3. Introducción • Tipos de Sensor: Tipo de Aspas Razón de Flujo de Aire Vórtices Karman Tipo de Alambre Caliente O2 (Zirconia) Piezo-eléctrico Gas Golpeteo O2 (Titania) Banda Ancha Magnético Magnético Torque Optico 3
- 4. Introducción Sensor • Presión • Temperatura • Flujo de Aire • Posición 4 ECM • Tiempo y Duración de Inyector • Control de Ralenti •Otras Funciones de Control • Velocidad • Control de Tiempo de Ignición • Oxígeno • Control de Emisiones • Golpeteo
- 5. Sensor de Presión MAP: Sensor de Presión Absoluta del Multiple de Admision Sensor de Presión de Freno 5
- 6. Sensor de Presión (MAP) 6 Función: • Determinación de cantidad de aire entrando. • Verificación del funcionamiento del EGR Tipos de MAP Mariposa Presión del multiple de admisión Flujo de Aire Conexión por manga Velocidad de Rotación Conexión directa
- 7. Sensor de Presión (MAP) Operación: • Deflexión de diafragma con puente de Wheaston • Efecto piezo- resistivo (cambia el valor de una resistencia) Plano (110) Vcc Ra Ra Rc Rd Vog Rb Rc Rb Rd Teoría de Sensor MAP Tierra Tensión Compresión Vog: Salida de sensor Ra, Rb, Rc, Rd: Resistencia de sensor Diafragma Resistencia Piezo-resistiva 7
- 8. Sensor de Presión (MAP) 8 Diagnóstico: • Arranque posible pero difícil de encender motor • Ralenti incorrecto • Inyección de combustible excesivo A Rango de carga alta Sensor MAP Rango de carga baja B C A: Presión absoluta alta – presión de vacío baja (V ↑) B: Aumento de presión absoluta junto con apertura de mariposa ECM C: Presión absoluta baja – presión de vacío alto (V ↓)
- 9. Sensor de Presión (Pedal de Freno) Función: • Determinación de intención de freno del conductor • Control de la presión de pre carga Especificaciones: • Voltaje de operación: 5 ± 0.5 V • Rango de presión: 0 ~ 170 bar • Límite de presión máxima: 350 bar • Temperatura de operación: -40°C ~ 125°C • Exactitud: ± 3% 9
- 10. Sensor de Presión (Pedal de Freno) 10 Operación: • Principio de cambio de capacitancia • Cambio en distancia entre discos, cambia la capacitancia Salida (V) 5.0 4.75 Area de falla superior 0.5 Punto cero Mayor Distancia (S) Menor Distancia (S) Menor Capacitancia (C) Mayor Capacitancia (C) 0.25 0.0 Area de falla inferior Características de Presión del Sensor
- 11. Sensor de Temperatura 11 Función: • Determinación de temperatura de refrigerante de motor (ECT) • Determinación de temperatura de aire de entrada al motor (IAT) • Determinación de temperatura de combustible (FTS) 1. Conexión Eléctrica 2. Cubierta 3. Termistor NTC
- 12. Sensor de Temperatura (ECT) 12 Operación: • Termistor de Coeficiente Negativo. Temperatura °C Temperatura °C • Mayor temperatura / menor la resistencia • Mayor temperatura / menor la lectura de voltaje • Menor temperatura / mayor la resistencia • Menor temperatura / mayor la lectura de voltaje Resistencia Ω Voltaje V
- 13. Sensor de Temperatura (ECT) 13 Operación: • Determinación de voltaje por 2da Ley de Kirchoff. Sensor ECT • 2da Ley de Kirchoff: La suma de las caídas de voltajes es igual al voltaje aplicado • V aplicado = 5 voltios • V sensor = V aplicado – V resistencia interna ECM
- 14. Sensor de Temperatura (ECT) Diagnóstico: • Verificación de resistencia vs. temperatura • Verificación de voltaje de salida Temperatura °C (°F) Resistencia (kΩ) Voltaje LEIDO EN ECM (V) 0 (32) 5.9 3.4 ~ 3.6 20 (68) 2.5 2.5 ~ 2.7 40 (104) 1.1 1.5 ~ 1.7 80 (176) 0.3 0.5 ~ 0.7 14
- 15. Sensor de Flujo de Aire Función: • Determinación de cantidad de aire entrando al motor Tipos: • Detección Volumen de Aire • Detección de Masa de Aire • Detección Indirecta 15
- 16. Sensor de Flujo de Aire (Volumen) Tipos: • Vórtices de Karman (K/V) • Tipo Ultrasónico • Tipo de Espejos • Tipo por Presión • Tipo de Aspas Construcción: • Dos rutas: Principal y de Desviación • Principal: • Mantiene un flujo de aire para generar vórtices utilizando un prisma triangular • Desviación • Controla la razón de flujo de aire requerido por el motor aumentando/disminuyendo el área seccional, no por la forma 16
- 17. Sensor de Flujo de Aire (Volumen) Ultrasónico: • Operación El paso de los vórtices interrumpen la señal ultrasónica. El cambio de la frecuencia de la ultrasónica es la indicación de la cantidad de aire entrando. Trasmisor Entrada de panal Plato de Estabilidad Ultrasónica Oscilante Prisma Aire Hacia Mariposa Vórtices Karman Recibidor Aire Hacia Microcomputador Ducto de Desviación Condicionamiento de Señal 17
- 18. Sensor de Flujo de Aire (Volumen) Tipo de Espejos: • Operación El paso de los vórtices crean una vibración en el espejo. Esta vibración crea un cambio en la intensidad de luz, lo que provoca un cambio en el ángulo de reflexión. Esta variación es detectada como una variación de corriente, la cual es convertida en una señal pulsante. LED Ducto Espejo Banda espandible Agujero de inducción de presión Aire Prisma Vórtices Karman Panal 18
- 19. Sensor de Flujo de Aire (Volumen) Presión: • Operación La cantidad de vórtices generará una presión diferente, la cual es convertida en una señal electrica representando la cantidad de aire. Sensor de Presión Aire Hacia Mariposa 19
- 20. Sensor de Flujo de Aire (Volumen) Aspas: • Operación El ángulo del aspa representa la cantidad de aire entrando El ángulo es determinado por un potenciómetro Guía US UB Potenciómetro De filtro de aire (Q) Hacia Mariposa Posición de cerrado Desviación Plato de medida 20
- 21. Sensor de Flujo de Aire (Masa de Aire) Tipos: Cable Caliente Filmina Caliente 21
- 22. Sensor de Flujo de Aire (Masa de Aire) Cable Caliente: • Fenómeno de transferencia de calor entre el aire y el cable caliente • Variación en densidad no afecta 1. Ensamble híbrido 2. Tapa 3. Casco metálico 4. Tubo interior con cable caliente 5. Cubierta 6. Malla 7. Aro ajustador 1. Sensor de temperatura de aire 2. Cable caliente 3. Resistencia estándar 22
- 23. Sensor de Flujo de Aire (Masa de Aire) 23 Filmina Caliente: • Mismo principio que Cable Caliente • Ventajas Diseño de desviación simplificada Menos costo Elimina la creación de sucio en el cable Respuesta más rápida Ensamble Híbrido Aro tipo O Ensamble de Cubierta IC Híbrido Elemento de Sensor
- 24. Sensor de Flujo de Aire (Masa de Aire) 24 Filmina Caliente: • Diagnóstico ECM Sensor MAF 1 Tierra 3 Hacia Rele de control 2 Conector Señal Núm Terminal Conectado a Función 1 Terminal ECM (17) Tierra 2 Terminal ECM (1) Señal 3 Rele de Control B+ Terminal de ECM
- 25. Sensor de Flujo de Aire (Detección Indirecta) Tipo de Densidad: • Utiliza el sensor MAP Detecta el cambio en presión dentro del tubo de admisión Detecta la temperatura del aire de entrada Tipo de Velocidad de Mariposa: • Detecta la cantidad de aire entrando de acuerdo a: Angulo de apertura de mariposa RPM de motor 25
- 26. Sensor de Posición Tipos Potenciómetro Efecto Hall Inductivo Optico Magnetoresistivo 26
- 27. Sensor de Posición (Potenciómetro) Función • Potenciómetro: Resistencia variable • De acuerdo a la posición, varía la resistencia, la cual cambia el voltaje Resistencia Entrada (5 voltios) “Wiper” movible Señal variable (al microprocesador) Tierra 27
- 28. Sensor de Posición (Potenciómetro) Sensor de Posición de Mariposa (TPS) • Función Determina el ángulo de apertura de la mariposa • Diagnóstico Verificar resistencia Verificar Señal de salida Conector Sensor TPS Conector Cablería Salida de Sensor ECM Voltaje (5V) Onda de TPS Hi-Scan Pro 28
- 29. Sensor de Posición (Efecto Hall) 29 Efecto Hall: • Generación de un voltaje transversal a la dirección del flujo de corriente en un conductor eléctrico, si se aplica un campo magnético perpendicular al conductor. Señal Tierra ECM
- 30. Sensor de Posición (Efecto Hall) Sensor de Posición de Arbol de Levas: • Función: Determina la posición del PMS del pistón número 1 • Diagnóstico Verificar señal de osciloscopio junto con la del CKP (Sensor de posición de cigüeñal) Conector lado de sensor Señal de CMP Señal de CKP Conector lado de cablería Salida de Tierra de Sensor Sensor 30
- 31. Sensor de Posición (Inductivo) Sensor de Posición de Cigüeñal: • Función: Indica el RPM del motor y la posición de PMS del pistón número 1 • Diagnóstico: Verificar señal de osciloscopio junto con la del CMP (Sensor de posición del árbol de levas) Tipo Inductivo Señal de CMP Imán permanente Señal de CKP Bobina Rueda dentada 31
- 32. Sensor de Posición (Optico) 32 Sensor de Posición de Cigüeñal: • Función: Indica el RPM del motor y la posición de PMS del pistón número 1 Consiste de un juego de LED (Diodos Fotoemisores) y Foto Diodos • Diagnóstico: Verificar señal de osciloscopio junto con la del CMP (Sensor de posición del árbol de levas) Tipo Optico LED Circuito Eléctrico del Tipo Optico Ranura Foto Diodo 12 V Tierra Señal 5V
- 33. Sensor de Posición (Magnetoresistivo) Sensor de Velocidad de Rueda (ABS TUCSON / XG350): • Función: Indica la velocidad de rueda para el sistema ABS / ESP • Especificación: Potencia suplida: 12V Corriente de Salida: Il = 7 mA, Ih = 14 mA • Diagnóstico: Para verificar debe observar la corriente Para voltaje, deberá leer caída de voltaje en una resistencia de 100 Ω 33
- 34. Sensor de Velocidad Tipos: • Interruptor de Lámina • Hall IC Función: • Indica la velocidad del vehículo Tipos de Sensores de Velocidad de Vehículo Tipo Hall IC Tipo Interruptor de Lámina 34
- 35. Sensor de Velocidad (Interruptor de Lámina) Operación: • Genera 4 pulsos por cada revolución del engranaje de salida • Interrumpe la señal de 5 voltios Señal VSS ECM Señal VSS TCM Conector de DLC Señal de Sensor de Velocidad Interruptor de Láminas 4 pulsos por 1 revolución Velocímetro Cable de Velocímetro Caja 35
- 36. Sensor de Velocidad (Hall IC) Operación: • Voltaje suplido por la ECM 12 voltios • Interrumpe señal (apróx. 0.5 V) Conduciendo el Vehiculo Sensor de Velocidad 36
- 37. Sensor de Oxígeno Tipos Zirconia (ZrO2) Titania (TiO2) Banda Ancha (WRAF) 37
- 38. Sensor de Oxígeno (ZrO2) 38 Función: • Determinar el contenido de oxígeno en los gases de escape Operación: • Genera una señal de voltaje de acuerdo al contenido de O2 • Rango de operación 0 ~ 1 voltios Mezcla pobre (menos de 500 mV) Mezcla rica (más de 500 mV) Condición Pobre: Condición Rica: Menos de 500 mV Mayor de 500 mV Sensor ZrO2 Sensor ZrO2 300 mV Tubería de Escape Condición Pobre: Alto número de moléculas de oxígeno = Molécuals de Oxígeno 800 mV Tubería de Escape Condición Rica: Bajo número de moléculas de oxígeno
- 39. Sensor de Oxígeno (ZrO2) 39 Diagnóstico: • Verificar onda con osciloscopio El tipo de Onda sinusoidal Rica 0.70 V Elantra (96 ~ 97) 0.70 V 0.71 V 0.27 V 0.27 V Accent (98 ~ 99) 0.30 V Elantra WRAF (03 ~ 04) Pobre Accent (96 ~ 97) Tiburón (98 ~ 00) Sensor de Oxígeno Zirconia Voltaje Bias Elantra (98 ~ 00) Verificar tiempo de respuesta del sensor Modelo Tiburón (97) Debe siempre sobrepasar la línea de 500 mV 0.45 V
- 40. Sensor de Oxígeno (TiO2) 40 Función: • Determinar el contenio de oxígeno en los gases de escape Operación: • Varía su resistencia de acuerdo al contenido de O2 • Rango de operación 0 ~ 5 voltios Mezcla pobre (sobre 2.5 V) Mezcla rica (menor de 2.5V) Condición Pobre: Condición Rica: Mayor de 2.5V Menor de 2.5V Sensor TiO2 Sensor TiO2 3V Tubería de Escape Condición Pobre: Alto número de moléculas de oxígeno = Molécuals de Oxígeno 1V Tubería de Escape Condición Rica: Bajo número de moléculas de oxígeno
- 41. Sensor de Oxígeno (TiO2) 41 Diagnóstico: • Verificar onda con osciloscopio El tipo de Onda sinusoidal Verificar tiempo de respuesta del sensor Sensor de Oxígeno Titania Sensor de Oxígeno Titania Voltaje de Salida Rica Pobre Lambda
- 42. Sensor de Oxígeno (Banda Ancha) Función: • Determinar el contenio de oxígeno en los gases de escape Operación: • Incorpora el elemento activo de ZiO2 • Actúa más como el TiO2 • Rango de Operación 0 ~ 5 V Mezcla pobre (voltaje bajo) db m L – ac R a ← i → Mezcla rica (voltaje alto) Voltaje de Salida de Sensor WRAF 42
- 43. Sensor de Oxígeno (Banda Ancha) 43 Diagnóstico: • No puede ser verificado con el osciloscopio Su señal es amperaje Mezcla de Gases de Escape Rica (Bajo contenido de O2) Salida del Sensor WARF Flujo de Corriente Negativo (fuerza relativa al contenido de O2) El circuito de detección generará menos de 2V Pobre (Alto contenido de O2) Flujo de Corriente positiva (fuerza relativa al contenido de O2) El circuito de detección generará más de 2V Estoiquiométrica (14.7 : 1) No hay flujo de corriente El circuito de detección generará aproximadamente 2V
- 44. Sensor de Golpeteo Función: • Determinar el golpeteo en la cámara de combustión Operación: • Utiliza el efecto Piezo-Eléctrico • Genera una señal AC de acuerdo a la vibración detectada Diagnóstico • Verificar onda con el osciloscopio • Colocarlo en la muela del banco de trabajo, golpear la muela, observar onda Sensor de Golpeteo 44
Notas del editor
- #7: En sistemas nuevos como sonata, el map, sirve ara verificar si egr está funcionando. YA QUE AL ABRIR EGR SE CREA UN BACKPRESSURE EN EL MULTIPLE.
- #11: Según la intensidad y la reacción del pisado del pedal se reconoce si es reacción de panico o frenado normal.
- #13: OJO LECTURA DE VOLTAJE, NO VOLTAJE EN SENSOR
- #14: Por medio de la resistencia de compensación en la ECM, se calcula el voltaje de referencia en este punto. (EN REALIDAD EL DATO QUE LEE EL HI SCAN ES EL VALOR DEL VOLTAJE MEDIDO EN LA RESISTENCIA DEL COMPUTADOR, NO ES EL VOLTAJE QUE SE CREA EN EL SENSOR MISMO.)
- #31: Para indicar el encendido. Y dar chispa.
- #34: SI se mide corriente, se va a leer 7 y 14 7 y 14. O se coloca una resistencia de 100 ohmios a la salida, y se mide voltakje, aquí se puede ver la forma de la señal cuadrada.