Un sensor de flujo de masa (aire) ( MAF ) es un sensor que se utiliza para determinar la tasa de flujo de masa de aire que ingresa a un motor de combustión interna con inyección de combustible .
La información de la masa de aire es necesaria para que la unidad de control del motor (ECU) equilibre y entregue la masa de combustible correcta al motor. El aire cambia su densidad con la temperatura y la presión. En aplicaciones automotrices, la densidad del aire varía con la temperatura ambiente , la altitud y el uso de inducción forzada , lo que significa que los sensores de flujo másico son más apropiados que los sensores de flujo volumétrico para determinar la cantidad de aire de admisión en cada cilindro.
Hay dos tipos comunes de sensores de flujo de aire masivo que se utilizan en motores de automóviles. Estos son el medidor de paletas y el cable caliente. Ninguno de los diseños emplea tecnología que mida directamente la masa de aire. Sin embargo, con sensores y entradas adicionales, la ECU de un motor puede determinar la tasa de flujo másico de aire de admisión.
Ambos enfoques se utilizan casi exclusivamente en motores de inyección electrónica de combustible (EFI). Tanto sensor diseños salida una voltios 0,0 a 5,0 o un ancho de pulso de modulación de la señal (PWM) que es proporcional a la velocidad de flujo de masa de aire, y los dos sensores tener una temperatura del aire de admisión (IAT) sensor incorporado en sus alojamientos para la mayoría de post situ vehículos de diagnóstico a bordo (OBDII). Los vehículos anteriores a 1996 podían tener MAF sin IAT. Un ejemplo es el Infiniti Q45 de 1994 .
Cuando se usa un sensor MAF junto con un sensor de oxígeno , la relación aire / combustible del motor se puede controlar con mucha precisión. El sensor MAF proporciona la información de flujo de aire predicho por el controlador de circuito abierto (el flujo de aire medido) a la ECU, y el sensor de oxígeno proporciona información de circuito cerrado para realizar correcciones menores a la masa de aire prevista. Consulte también el sensor de presión absoluta del colector ( sensor MAP ). Desde alrededor de 2012, algunos sensores MAF incluyen un sensor de humedad . [1]
Medidor de paletas móviles
El sensor VAF (volumen de flujo de aire) mide el flujo de aire en el motor con una paleta de aire accionada por resorte (aleta / puerta) conectada a una resistencia variable ( potenciómetro ). La paleta se mueve en proporción al flujo de aire. Se aplica un voltaje al potenciómetro y aparece un voltaje en el terminal de salida del potenciómetro proporcional al ángulo de rotación de la paleta, o el movimiento de la paleta puede regular directamente la cantidad de combustible inyectado , como en el sistema K-Jetronic .
Muchos sensores VAF tienen un tornillo de ajuste de aire-combustible, que abre o cierra un pequeño paso de aire en el costado del sensor VAF. Este tornillo controla la mezcla de aire y combustible al permitir que una cantidad medida de aire fluya a través de la trampilla de aire, inclinando o enriqueciendo la mezcla. Al girar el tornillo en el sentido de las agujas del reloj, la mezcla se enriquece y en el sentido contrario a las agujas del reloj, la mezcla se inclina.
La paleta se mueve debido a la fuerza de arrastre del flujo de aire contra ella; no mide el volumen o la masa directamente. La fuerza de arrastre depende de la densidad del aire (la densidad del aire a su vez depende de la temperatura del aire), la velocidad del aire y la forma de la paleta, consulte la ecuación de arrastre . Algunos sensores VAF incluyen un sensor de temperatura del aire de admisión adicional (sensor IAT) para permitir que la ECU del motor calcule la densidad del aire y el suministro de combustible en consecuencia.
El enfoque del medidor de paletas tiene algunos inconvenientes:
- Restringe el flujo de aire, lo que limita la potencia del motor.
- sus contactos eléctricos o mecánicos móviles pueden desgastar
- Encontrar una ubicación de montaje adecuada dentro de un compartimiento del motor confinado es problemático
- la paleta debe estar orientada con respecto a la gravedad.
- en algunos fabricantes, el control de la bomba de combustible también formaba parte del cableado interno del VAF.
Sensor de hilo caliente (MAF)
Un sensor de flujo de aire de masa de alambre caliente determina la masa de aire que fluye hacia el sistema de admisión de aire del motor. La teoría de funcionamiento del sensor de flujo de aire de masa de alambre caliente es similar a la del anemómetro de alambre caliente (que determina la velocidad del aire). Esto se logra calentando un cable suspendido en la corriente de aire del motor, como el cable de una tostadora, aplicando un voltaje constante sobre el cable. La resistencia eléctrica del cable aumenta a medida que aumenta la temperatura del cable, lo que varía la corriente eléctrica que fluye a través del circuito, de acuerdo con la ley de Ohm . Cuando el aire pasa por el cable, el cable se enfría, disminuyendo su resistencia, lo que a su vez permite que fluya más corriente a través del circuito, ya que la tensión de alimentación es constante. A medida que fluye más corriente, la temperatura del cable aumenta hasta que la resistencia vuelve a alcanzar el equilibrio. El aumento o disminución de la corriente es proporcional a la masa de aire que pasa por el cable. El circuito electrónico integrado convierte la medida proporcional en un voltaje proporcional que se envía a la ECU. [2]
Si la densidad del aire aumenta debido al aumento de presión o la caída de temperatura, pero el volumen de aire permanece constante, el aire más denso eliminará más calor del cable, lo que indica un flujo de aire de mayor masa. A diferencia del elemento sensor de paleta del medidor de paletas, el cable caliente responde directamente a la densidad del aire. Las capacidades de este sensor son adecuadas para soportar el proceso de combustión de gasolina que responde fundamentalmente a la masa de aire, no al volumen de aire. (Ver estequiometría ).
Este sensor a veces emplea un tornillo de mezcla, pero este tornillo es completamente electrónico y usa una resistencia variable (potenciómetro) en lugar de un tornillo de derivación de aire. El tornillo necesita más vueltas para lograr los resultados deseados. En algunos de estos sensores se emplea un circuito de limpieza por quemado de alambre caliente. Un relé de combustión aplica una alta corriente a través del cable caliente de platino después de que el vehículo se apaga por un segundo más o menos, quemando o vaporizando cualquier contaminante que se haya adherido al elemento del cable caliente de platino.
El sensor MAF de película caliente funciona de manera similar al sensor MAF de cable caliente, pero en su lugar generalmente emite una señal de frecuencia. Este sensor utiliza una rejilla de película caliente en lugar de un cable caliente. [3] Se encuentra comúnmente a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990 en vehículos con inyección de combustible. La frecuencia de salida es directamente proporcional a la masa de aire que ingresa al motor. Entonces, a medida que aumenta el flujo másico, también lo hace la frecuencia. Estos sensores tienden a causar problemas intermitentes debido a fallas eléctricas internas. Se recomienda encarecidamente el uso de un osciloscopio para comprobar la frecuencia de salida de estos sensores. La distorsión de frecuencia también es común cuando el sensor comienza a fallar. Muchos técnicos en el campo utilizan una prueba de grifo con resultados muy concluyentes. No todos los sistemas HFM emiten una frecuencia. En algunos casos, este sensor funciona emitiendo una señal de voltaje variable regular.
Algunos de los beneficios de un MAF de alambre caliente en comparación con el medidor de paletas de estilo antiguo son:
- responde muy rápidamente a los cambios en el flujo de aire
- restricción de flujo de aire baja
- paquete general más pequeño
- menos sensible a la ubicación y orientación de montaje
- sin partes móviles mejora su durabilidad
- menos costoso
- No se requieren sensores separados de temperatura y presión para determinar la masa de aire, aunque el sensor de temperatura del aire de admisión a veces todavía se incluye dentro del conjunto MAF.
Hay algunos inconvenientes:
- La suciedad y el aceite pueden contaminar el hilo caliente y deteriorar su precisión.
- la instalación requiere un flujo laminar a través del hilo caliente
- el sensor contiene un alambre delgado de platino, que puede romperse si se maneja incorrectamente
Sensor de cable frío
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/4/46/VZ_MAF.jpg/440px-VZ_MAF.jpg)
La serie de motores GM LS (así como otras) utiliza un sistema MAF de alambre frío (producido por AC Delco) que funciona de manera similar al sistema MAF de alambre caliente; sin embargo, utiliza una resistencia "fría" adicional para medir el aire ambiente y proporcionar una referencia para el elemento de resistencia "caliente" utilizado para medir el flujo de aire. [4]
La malla del MAF se usa para suavizar el flujo de aire y garantizar que los sensores tengan la mejor oportunidad de obtener una lectura constante. No se utiliza para medir el flujo de aire per se. En situaciones en las que los propietarios usan filtros de aire de gasa engrasada, es posible que el exceso de aceite cubra el sensor MAF y desvíe sus lecturas. De hecho, General Motors ha emitido un boletín de servicio técnico, que indica problemas desde un ralentí brusco hasta un posible daño a la transmisión como resultado de los sensores contaminados. Para limpiar los delicados componentes del sensor MAF, se debe usar un limpiador de sensor MAF específico o un limpiador electrónico , no limpiadores de carburador o de frenos, que pueden ser químicamente demasiado agresivos. En cambio, la fase líquida de los limpiadores de sensores MAF y limpiadores electrónicos se basa típicamente en hexanos o heptanos con poco o ningún contenido de alcohol y usa dióxido de carbono o HFC-152a como propulsores de aerosol . Los sensores deben rociarse suavemente desde una distancia cuidadosa para evitar dañarlos físicamente y luego dejar que se sequen completamente antes de reinstalarlos. Los fabricantes afirman que una prueba simple pero extremadamente confiable para garantizar la funcionalidad correcta es golpear la unidad con la parte posterior de un destornillador mientras el automóvil está en funcionamiento, y si esto causa algún cambio en la frecuencia de salida, la unidad debe descartarse y reemplazarse por el OEM. instalado.
Sensor de vórtice Kármán
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/b/b4/Vortex-street-animation.gif/220px-Vortex-street-animation.gif)
Un sensor de vórtice de Kármán funciona interrumpiendo la corriente de aire con un arco perpendicular. Siempre que el flujo entrante sea laminar , la estela consiste en un patrón oscilatorio de vórtices de Kármán. La frecuencia del patrón resultante es proporcional a la velocidad del aire.
Estos vórtices pueden leerse directamente como un pulso de presión contra un sensor, o pueden chocar con un espejo que luego interrumpirá o transmitirá un haz de luz reflejada para generar los pulsos en respuesta a los vórtices. El primer tipo solo se puede usar en aire pull-thru (antes de un turbo o sobrealimentador ), mientras que el segundo tipo podría teóricamente usarse con aire push o pull-thru (antes o después de una aplicación de inducción forzada como el supercargador mencionado anteriormente). - o turbocompresor ). En lugar de generar una tensión constante modificada por un factor de resistencia, este tipo de MAF genera una frecuencia que luego debe ser interpretada por la ECU. Este tipo de MAF se puede encontrar en todos los DSM (Mitsubishi Eclipse, Eagle Talon, Plymouth Laser), muchos Mitsubishi, algunos Toyotas y Lexus, y algunos BMW, entre otros. [5]
Sensor de membrana
Una tecnología emergente utiliza una membrana electrónica muy delgada colocada en la corriente de aire. La membrana tiene un sensor de temperatura de película delgada impreso en el lado de aguas arriba y uno en el lado de aguas abajo. Un calentador está integrado en el centro de la membrana que mantiene una temperatura constante similar al método de hilo caliente. Sin ningún flujo de aire, el perfil de temperatura a través de la membrana es uniforme. Cuando el aire fluye a través de la membrana, el lado de aguas arriba se enfría de manera diferente que el lado de aguas abajo. La diferencia entre la temperatura aguas arriba y aguas abajo indica el flujo de aire masivo. El sensor de membrana térmica también es capaz de medir el flujo en ambas direcciones, lo que a veces ocurre en situaciones pulsantes. El progreso tecnológico permite fabricar este tipo de sensores a escala microscópica como microsensores utilizando tecnología de sistemas microelectromecánicos . Tal microsensor alcanza una velocidad y sensibilidad significativamente más altas en comparación con los enfoques macroscópicos . Consulte también las generaciones de sensores MEMS .
Elementos de flujo laminar
Los elementos de flujo laminar miden directamente el flujo volumétrico de gases. Funcionan según el principio de que, dado el flujo laminar, la diferencia de presión a través de una tubería es lineal al caudal. Las condiciones de flujo laminar están presentes en un gas cuando el número de Reynolds del gas está por debajo de la cifra crítica. La viscosidad del fluido debe compensarse en el resultado. Los elementos de flujo laminar generalmente se construyen a partir de una gran cantidad de tuberías paralelas para lograr el índice de flujo requerido.
Ver también
- Lista de sensores
- Presión absoluta del colector (MAP)
Referencias
- ^ "Revista Gears | Un soplo de aire fresco: sensores de flujo de aire de masa de 8 pines" . Revista Gears . Consultado el 2 de diciembre de 2020 .
- ^ "Cómo funcionan - Denso" . www.denso-am.eu . Consultado el 2 de diciembre de 2020 .
- ^ http://www.farnell.com/datasheets/69647.pdf
- ^ Gilles, Tim (2011). Servicio automotriz: inspección, mantenimiento, reparación (4ª ed.). Aprendizaje Cengage. ISBN 978-1-1111-2861-6.
- ^ "Sensores de flujo de aire" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 14 de enero de 2010 . Consultado el 15 de septiembre de 2009 .
enlaces externos
- Un sensor de película caliente con teoría de funcionamiento
- Un video de ejemplo de limpieza de un sensor MAF
- Un ejemplo de cómo limpiar un sensor MAF, 3 hilos
- Cómo probar un MAF