Tipos de sensores de flujo
Este sensor de flujo de aire de paletas se utiliza en el sistema tradicional de inyección de gasolina Bosch L y en algunos modelos de gama media. Su estructura se muestra en la Figura 1, compuesta por un caudalímetro de aire y un potenciómetro. El caudalímetro de aire tiene un ala giratoria (pieza de medición) que puede oscilar alrededor de su eje en el canal de entrada de aire. Como se muestra en la Figura 2, el resorte helicoidal que actúa sobre el eje permite que la pieza de medición cierre el canal de entrada de aire. Cuando el motor está en marcha, el aire de admisión fluye a través del medidor de flujo de aire y empuja la pieza de medición para que se desvíe y se abra. El ángulo de apertura de la lámina de medición depende del equilibrio entre el empuje del flujo de aire de succión sobre la lámina de medición y la fuerza elástica del resorte helicoidal sobre el eje de la lámina de medición. La cantidad de entrada de aire la cambia el conductor que acciona el acelerador. Cuanto mayor sea la entrada de aire, mayor será el empuje del flujo de aire sobre la pieza de medición y mayor será el ángulo de apertura de la pieza de medición. El potenciómetro está conectado al eje de la pieza de medición como se muestra en la Figura 3. El brazo deslizante del potenciómetro gira coaxial y sincrónicamente con la pieza de medición, convirtiendo los cambios en el ángulo de apertura de la pieza de medición (es decir, cambios en el volumen de entrada de aire) en cambios en el valor de resistencia. El potenciómetro está conectado a la ECU mediante cables y conectores. La ECU mide el volumen de aire de admisión del motor en función de los cambios en la resistencia del potenciómetro o los cambios en el voltaje que actúa sobre él, como se muestra en la Figura 4.
En el sensor de flujo de aire de paletas suele haber un interruptor de bomba eléctrica de gasolina, como se muestra en la Figura 5. Cuando el motor comienza a funcionar, la pieza de medición se desvía, el contacto del interruptor se cierra y la bomba de gasolina eléctrica se activa para funcionar; después de apagar el motor, la pieza de medición gira a la posición cerrada y se gira el interruptor de la bomba de gasolina eléctrica; apagado. En este momento, la bomba eléctrica de gasolina no funcionará incluso si el interruptor de encendido está en la posición de encendido.
También hay un sensor de temperatura del aire en el sensor de flujo, que se utiliza para medir la temperatura del aire de admisión y realizar una compensación de temperatura en el aire de admisión.
Generalmente, hay 7 terminales de cableado para el sensor de flujo de aire de paletas, como 39, 36, 6, 9, 8, 7 y 27 en la Figura 5. Sin embargo, el interruptor de contacto de control de la bomba eléctrica de gasolina dentro del potenciómetro también tiene cinco terminales después de cancelarse. La Figura 6 muestra las "marcas" de los terminales del sensor de masa de aire de paletas de Nissan y Toyota. Las "marcas" de los terminales generalmente están marcadas en la cubierta del conector. Los sensores de flujo de vórtice se utilizan principalmente para medir el flujo de fluidos en tuberías industriales, como gas, líquido, vapor y otros medios. Se caracteriza por una pequeña pérdida de presión, un amplio rango de medición y una alta precisión. Al medir el flujo volumétrico en condiciones de trabajo, casi no se ve afectado por parámetros como la densidad, presión, temperatura y viscosidad del fluido. No hay piezas mecánicas móviles, por lo que la confiabilidad es alta y el mantenimiento es bajo. Los parámetros del instrumento pueden permanecer estables durante mucho tiempo. El sensor de flujo de vórtice utiliza un sensor de estrés piezoeléctrico, que tiene alta confiabilidad y puede funcionar en el rango de temperatura de funcionamiento de -20°C ~ +250°C. Tiene señal estándar analógica y salida de señal de pulso digital, lo cual es conveniente para usar con sistemas digitales como computadoras. Es un instrumento de medición avanzado e ideal.
El sensor de flujo de vórtice está desarrollado basándose en el principio de vórtice de Karman. Cuando se dispone un generador de vórtice de prisma triangular en un fluido, se generan alternativamente vórtices regulares, llamados vórtices de Karman, desde ambos lados del generador de vórtice.
Supongamos que la frecuencia de generación de vórtice es f, la velocidad promedio del medio medido es, el ancho de la superficie aguas arriba del generador de vórtice es d y el diámetro del cuerpo de superficie es d, lo siguiente se puede obtener la relación:
f=SrU1/d=SrU/md ⑴
Donde U1 - la velocidad promedio en ambos lados del generador de vórtice, m/s
Sr - número de Strouhal;
m: la relación entre el área del arco en ambos lados del generador de vórtice y el área de la sección transversal de la tubería.
El caudal volumétrico qv en la tubería es qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr ⑵.
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 ⑶
Donde k-el coeficiente del instrumento del medidor de flujo, el número de pulsos/m3 (P/m3) .
Se puede ver en la fórmula anterior que la frecuencia de salida del sensor de flujo solo está relacionada con la forma y el tamaño del generador de vórtice y la tubería. La estructura y el principio de funcionamiento del sensor de flujo de aire de vórtice Karman se muestran en la Figura 11. En el centro del tubo de aspiración se encuentra un generador de vórtice aerodinámico o triangular. Cuando el aire fluye a través del generador de vórtice, se genera continuamente una serie de vórtices de aire asimétricos pero muy regulares, llamados vórtices de Karman, en el flujo de aire en la parte trasera del generador de vórtice.
Existen dos métodos para medir el número de corrientes parásitas por unidad de tiempo: el método de detección por espejo y el método de detección ultrasónica. La Figura 12 muestra un sensor de flujo de vórtice Karman con detección de espejo, que contiene un diodo emisor de luz y un fototransistor.
El haz de luz emitido por el diodo emisor de luz es reflejado por el reflector hacia el fototransistor, de modo que el fototransistor se enciende. El reflector está montado sobre una lámina metálica muy fina. La caña de metal vibra bajo la presión de la corriente parásita de entrada y su frecuencia de vibración es la misma que el número de corrientes parásitas generadas por unidad de tiempo. Debido a que el espejo vibra con la caña, el haz reflejado también cambia a la misma frecuencia, lo que hace que el fototransistor se encienda y apague con la misma frecuencia del haz. La ECU puede calcular la cantidad de entrada de aire en función de la frecuencia de conmutación del fototransistor (Figura 11). Este sensor de flujo de aire de vórtice Karman se utiliza en el sedán Lexus LS400.
La figura 13 muestra el sensor de flujo de aire de vórtice Karman con detección ultrasónica. Hay un transmisor ultrasónico y un receptor ultrasónico a cada lado de la mitad trasera. Cuando el motor está en marcha, el transmisor ultrasónico emite continuamente ondas ultrasónicas de una determinada frecuencia al receptor ultrasónico. Cuando las ondas ultrasónicas llegan al receptor a través del flujo de aire de admisión, la fase de las ondas ultrasónicas cambia debido a la influencia de las corrientes parásitas en el flujo de aire. La ECU calcula el número de corrientes parásitas generadas por unidad de tiempo en función de la frecuencia de cambio correspondiente medida por el receptor, obteniendo así la velocidad y el caudal del aire, y luego determina el volumen de aire de referencia y el ángulo de avance de encendido de referencia en función de esta señal. . La estructura básica del sensor de flujo de aire de alambre caliente consta de un alambre caliente de platino (alambre de metal de platino) que detecta el flujo de aire, una resistencia de compensación de temperatura (cable frío) que corrige según la temperatura del aire de entrada, una placa de circuito de control que controla el corriente de alambre caliente y genera una señal de salida, y un sensor de flujo de aire La carcasa del sensor está compuesta por. Según la ubicación de instalación del cable caliente de platino en la carcasa, el sensor de flujo de aire de cable caliente se divide en dos formas estructurales: medición principal y medición de derivación. La Figura 18 es un diagrama estructural de un sensor de flujo de aire de hilo caliente para medición de corriente principal. Hay redes protectoras metálicas en ambos extremos y el tubo de muestreo se coloca en el centro del conducto de aire principal. El tubo de muestreo consta de dos fundas de plástico y un anillo de soporte de alambre caliente. Un alambre de platino (RH) con un diámetro de alambre caliente de 70 μm está dispuesto en un anillo de soporte, su resistencia cambia con la temperatura y es un brazo del circuito del puente de Wheatstone (Figura 19). Se instala una resistencia de película de platino en la funda de plástico en el extremo frontal del anillo de soporte del cable caliente. Su resistencia cambia con la temperatura de entrada. Se llama resistencia de compensación de temperatura (RK), que es otro brazo del circuito del puente de Wheston. La resistencia de precisión (RA) está unida a la funda de plástico en el extremo posterior del anillo de soporte del cable caliente. Esta resistencia se puede recortar con láser y también es un brazo del puente de Wheatstone. La caída de voltaje a través de la resistencia es el voltaje de la señal de salida del sensor de flujo de aire de alambre caliente. El puente de Wheatstone también tiene resistencias de brazo RB montadas en la placa de circuito de control.
Principio de funcionamiento: La temperatura del hilo caliente se mantiene mediante el circuito integrado híbrido A, que es algo diferente de la temperatura del aire inhalado. Cuando aumenta el caudal másico de aire, el circuito integrado híbrido A aumenta la corriente a través del cable caliente y viceversa. De esta manera, la corriente a través del alambre caliente RH es una única función del caudal másico de aire, es decir, la corriente del alambre caliente IH aumenta con el aumento del caudal másico de aire, o disminuye con la disminución, generalmente en el rango de 50-120 mA.