Asignaturas:
- Introducción
- Medidor de masa de aire analógico
- Medidor de masa de aire digital
- Leer los valores medidos utilizando equipos de diagnóstico.
- Consecuencias de un medidor de masa de aire defectuoso
- Funcionamiento del medidor de masa de aire.
Introducción:
El medidor de masa de aire está montado entre la carcasa del filtro de aire y el colector de admisión.
Todo el aire aspirado pasa por el medidor de masa de aire. En un motor de aspiración natural, el aire es aspirado por la depresión de los cilindros y en un motor equipado con turbo, el aire es aspirado a través de la rueda del compresor. El medidor de masa de aire mide la cantidad de aire que fluye hacia el motor. A partir de estos datos se puede determinar, entre otras cosas, la cantidad de combustible a inyectar mediante los valores característicos de la unidad de control del motor.
El medidor de masa de aire está disponible en dos versiones:
- Señal de salida analógica: el nivel de tensión depende del valor medido. Esto también se llama señal AM (modulación de amplitud);
- Señal de salida digital: la electrónica del sensor genera una señal digital en forma de frecuencia. Esta señal de FM (modulación de frecuencia) varía a medida que aumenta el volumen de aire.
Los siguientes párrafos explican la diferencia entre los medidores de masa de aire analógicos y digitales con mediciones de ejemplo. El último párrafo explica el funcionamiento del medidor de masa de aire a nivel de componente.
Medidor de masa de aire analógico:
El voltaje de alimentación de este sensor es de 12 voltios. La señal de voltaje analógica de este sensor es generalmente (según marca y tipo):
- Encendido activado, sin flujo de aire: 0,2 – 1,5 voltios.
- Motor en ralentí: 1,5 – 3,0 voltios.
- Aceleración con el acelerador completamente abierto: máximo 4,5 voltios.
El gráfico muestra la progresión del voltaje en comparación con la masa de aire medida en gramos por segundo. Podemos medir el voltaje con un multímetro.
Medidor digital de masa de aire:
La frecuencia de la señal indica cuánto aire ha pasado por el sensor. El voltaje de la señal siempre está entre 0 y 5 voltios. La frecuencia indica con qué frecuencia se repite la señal en un período de un segundo. Cuando medimos dos señales en un segundo con un osciloscopio, hablamos de 2 Hz. En la práctica vemos que la frecuencia es mucho mayor. En general, los fabricantes aplican las siguientes frecuencias:
- estacionario: 2 – 2,5 kHz (2000 – 2500 Hz)
- alta velocidad: hasta 6 – 6,5 kHz
La frecuencia aumenta proporcionalmente al aumento del flujo de aire. Si ve picos anormales en la señal, o si se mide una frecuencia demasiado baja a alta velocidad, esto puede indicar un medidor de masa de aire sucio o defectuoso. Las imágenes a continuación muestran dos mediciones del medidor digital de masa de aire.
La medición de tensión muestra la evolución de la tensión a lo largo del tiempo. Esta imagen muestra que el voltaje cambia constantemente entre 0,5 y 4,5 voltios. Al aumentar el flujo de aire (al aumentar la velocidad), el tiempo entre las líneas ascendentes y descendentes se vuelve más pequeño. Los pulsos se vuelven más finos y más juntos. No se puede realizar un diagnóstico adecuado con esta imagen de alcance.
La medición en la que el canal A mide la tensión y el canal B mide la frecuencia, da una idea del funcionamiento del medidor de masa de aire. Las mediciones se toman durante un período de tiempo mayor, lo que hace que parezca como si los pulsos azules del canal A estuvieran adyacentes entre sí. Sin embargo, éste no es el caso; Debido al alejamiento, apenas es posible distinguir entre los voltajes ascendentes y descendentes.
La línea roja (canal B) indica la frecuencia de la señal. Cuanto más cerca estén los impulsos de tensión, más se elevará la línea roja. Al acelerar a alta velocidad con el vehículo completamente abierto, la frecuencia continúa aumentando hasta que se suelta el acelerador. La altura de la línea roja indica la frecuencia máxima de la señal. Estos datos se pueden comparar con los datos de fábrica o con un valor calculado. Discutiremos esto con más detalle en la siguiente sección.
En el siguiente esquema de un Volkswagen Golf 6 2.0 tdi, el código de componente G70 indica el medidor digital de masa de aire.
- El pin 1 del medidor de masa de aire está conectado al pin 18 de la ECU del motor. Este es el cable de señal a través del cual el medidor de masa de aire envía el valor medido a la ECU;
- Pin 2: cable de señal del sensor de temperatura del aire. Este sensor está integrado en la carcasa del medidor de masa de aire;
- Pin 4: tierra;
- Pin 5: está conectado a un fusible mediante la referencia 23 del diagrama. El medidor de masa de aire se alimenta con una tensión de 12 voltios.
En el pin 1 del medidor de masa de aire podemos medir la señal que se envía a la ECU. Además, si lo hay, podemos caja de ruptura está disponible, comprobar si esta señal también llega correctamente al pin 18 de la ECU. Si estas señales difieren entre sí, podemos medir la diferencia de voltaje a través de este cable (pin 1 del LMM en comparación con el pin 18 de la ECU).
Una tensión de alimentación del sensor demasiado baja puede afectar la señal del sensor. Por eso debemos comprobar también las conexiones positivas y de masa. Conectamos el voltímetro u osciloscopio a los pines 4 y 5 y comprobamos si medimos una tensión que sea aproximadamente igual a la tensión de la batería. Si el voltaje es demasiado bajo, podemos estar ante un resistencia de transición en el cable positivo o cable de tierra que podemos detectar usando la medición V4.
Lea los valores medidos utilizando equipos de diagnóstico:
El sistema de gestión del motor calcula la cantidad de aire basándose en el valor del sensor. Con la ayuda de equipos de lectura se puede leer la cantidad actual de aire aspirado a partir de datos en vivo (también llamados parámetros o bloques de valores medidos). No importa si la señal es analógica o digital; Al leer, ve el valor de la señal recibida y procesada por la ECU.
Para comprobar si el valor medido es correcto, se puede comparar con los datos de fábrica. Sin embargo, en la mayoría de los casos no son fáciles de encontrar. Por eso existen calculadoras para calcular el volumen de aire. Un programa muy conocido es el herramienta LMM que puedes descargar aquí.
El valor que calculó y el valor leído deben corresponder razonablemente bien. Por supuesto, se permite una pequeña diferencia. Siempre tenemos que lidiar con las propiedades del motor que difieren de cada motor; piense en la sincronización de válvulas, técnicas de aumento del factor de llenado como sincronización variable de válvulas, colector de admisión variable, etc. Sin embargo, si estos valores difieren en decenas de gramos, no se puede descartar un defecto en el medidor de masa de aire.
Las tablas siguientes muestran los valores calculados para un motor atmosférico con una cilindrada de 2000 cc (2,0 litros). Comenzamos con el ralentí; esto es aproximadamente 800 rpm. Hay vacío en el colector de admisión porque la válvula de mariposa está casi completamente cerrada. La presión es de 0,3 bares. Las dos columnas siguientes muestran los valores a mayor velocidad del motor y con el acelerador completamente abierto (Wide Open Throttle). En el colector de admisión prevalece la presión absoluta del aire exterior, es decir, 1000 mbar. La temperatura del aire de admisión aumenta. La velocidad del motor continúa aumentando hasta 6000 rpm.
Situación:
- Velocidad: 800 rpm;
- Presión del colector de admisión: 300 mbar;
- Temperatura del aire de admisión: 20°.
Valores calculados:
- 3,86 gramos/seg;
- 13,88 kg/hora;
- 0,15 gramos por golpe.
Situación:
- Velocidad: 3000 rpm (WOT);
- Presión del colector de admisión: 1000 mbar;
- Temperatura del aire de admisión: 22°.
Valores calculados:
- 47,86 gramos/seg;
- 172,31 kg/hora;
- 0,48 gramos por golpe.
Situación:
- Velocidad: 6000 rpm (WOT);
- Presión del colector de admisión: 1000 mbar;
- Temperatura del aire de admisión: 25°.
Valores calculados:
- 94,76 gramos/seg;
- 341,14 kg/hora;
- 0,48 gramos por golpe.
Consecuencias de un medidor de masa de aire defectuoso:
- Menos potencia (no siempre tiene que notarse)
- Bajar la velocidad máxima
- Mayor consumo de combustible
- Más emisiones de hollín (motor diésel)
- El motor gira mal a plena carga, por ejemplo.
Funcionamiento del medidor de masa de aire:
La carcasa de un medidor de masa de aire contiene la conexión del mazo de cables a la ECU, la electrónica en una placa de circuito impreso y el elemento de medición.
La junta tórica de goma evita que el aire entre más allá de la carcasa. El elemento de medición del medidor de masa de aire se compone, entre otras cosas, de dos resistencias dependientes de la temperatura (PTC y NTC). termistores).
Cuando el motor está en marcha, las resistencias se enfrían debido al aire de admisión que pasa por ellas. El circuito electrónico garantiza que la temperatura del elemento calefactor PTC permanezca constante. La diferencia de voltaje asociada es traducida por un circuito amplificador en una señal de salida utilizable para enviar a la ECU.
La siguiente figura muestra los componentes del medidor de masa de aire en tres subáreas:
- Rojo: sensor de temperatura del aire de admisión (NTC);
- Verde: componentes del hilo caliente;
- Azul: componentes del elemento de medición.
El medidor de masa de aire tiene un conector de 5 polos:
- señal del sensor de temperatura del aire de admisión;
- fuente de alimentación (12 voltios) para hilo caliente;
- fuente de alimentación (5 voltios) para elemento de medición;
- señal (0,5 – 4,5 voltios);
- masa del sensor. Todas las tierras internas están conectadas a este pin de salida.
En las siguientes imágenes, las tres subáreas se muestran por separado con una explicación junto a ellas.
Sensor de temperatura del aire de admisión: como ya se mencionó, este sensor es del tipo NTC.
La resistencia del sensor depende de la temperatura del aire que fluye desde el filtro de aire, a través del medidor de masa de aire, hasta el turbo o el colector de admisión.
El medidor de masa de aire de película térmica contiene una resistencia calefactora que se mantiene a una temperatura constante. En este diagrama la resistencia de calentamiento es Rh. La resistencia calefactora, también llamada hilo caliente, se enciende y apaga mediante un transistor (en la parte superior).
En el medio vemos uno puente de Wheatstone con resistencias R3 y R4 en la parte inferior. Se trata de resistencias dependientes de la temperatura (PTC y NTC). Las resistencias R3 y R4 aseguran una temperatura constante de la resistencia de calentamiento Rh:
- A medida que aumenta el flujo de aire, las resistencias se enfrían y se produce una caída de voltaje diferente en todas las resistencias del puente. Con el puente de Wheatstone, el cambio de resistencia se puede convertir en una señal de voltaje para la ECU. ver la pagina "Puente de Wheatstone" para una explicación detallada de este circuito.
- La diferencia de voltaje en el amplificador operacional cambia el voltaje de salida al transistor;
- El transistor se enciende y activa o desactiva el suministro de corriente a la resistencia calefactora Rh;
- La resistencia de calentamiento se mantendrá a la misma temperatura tanto como sea posible mediante la fuente de alimentación.
- Las resistencias R1 y R2 dependientes de la temperatura están situadas a ambos lados de la resistencia calefactora Rh;
- Si no fluye aire por el sensor, las resistencias R1 y R2 tienen el mismo valor y no hay señal de salida;
- Cuando el aire fluye a través del sensor, la resistencia R1 se enfría y R2 se calienta;
- Como resultado, el valor de resistencia de R1 disminuye y el de R2 aumenta;
- El valor creciente de la resistencia también aumenta el voltaje de salida;
- Si el aire regresa sobre el sensor (reflujo), R2 se enfría y R1 se calienta, lo que hace que el voltaje de salida caiga. Por lo tanto, el voltaje de salida promedio es una medida correcta de la cantidad de masa de aire que fluye hacia el motor.
El reflujo es el flujo de aire (pulsaciones) de regreso hacia el filtro de aire como resultado del cierre de las válvulas de admisión o del cierre de la válvula del acelerador. El reflujo se mide como masa de aire adicional, lo que puede provocar una gran desviación en la señal. Los medidores de masa de aire modernos tienen compensación de reflujo como se muestra en este ejemplo con resistencias R1 y R2.
