Medidor de masa de aire de película caliente

Vehículo, trabajos de ajuste entre la posición del pedal y el sensor. Para poder cumplir los valores de gases de escape establecidos y exigidos legalmente, es necesario, especialmente en el servicio dinámico del motor de combustión, un cumplimento exacto de la relación pretendida de aire-combustible. Para ello se requieren sensores que registren con gran precisión el flujo de aire aspirado realmente. La exactitud de medición del sensor de carga no debe estar influida por pulsaciones, reflujos, retroalimentación de gases de escape y un control variable del árbol de levas, ni tampoco por modificaciones de la temperatura del aire aspirado. El sensor que cumple con todas estas características es el medidor de masa de aire de película caliente HFM5.

Estructura

El medidor de masa de aire de película caliente esta integrado en un tubo de medición que cuenta con diámetros diferentes según la masa de aire que necesita el motor (desde 370 a 970 kg/h). Está montado detrás del filtro de aire en el tramo de admisión. También son posibles versiones que se montan como sensor insertable en el filtro de aire.

Los componentes del elemento sensor están metalizados por evaporación sobre un sustrato semiconductor, y los del sistema electrónico evaluador sobre un substrato cerámico. De este modo es posible un tamaño pequeño. El aire fluye, sobre un canal bypass, a lo largo del elemento sensor. La configuración del canal bypass mejora el comportamiento del sensor en caso de flujos de fuertes pulsaciones. También se reconocen los flujos de retroceso. El medidor de masa de aire de película caliente comunica con la unidad de control a través de una conexión eléctrica.

Funcionamiento

El medidor de masa de aire de película caliente es un «sensor térmico». Trabaja según el siguiente principio:

En el elemento sensor  se calienta una membrana sensora micromecánica mediante una resistencia calefactora en disposición central. Fuera de esta zona de calefacción  la temperatura disminuye a ambos costados. La distribución de la temperatura sobre la membrana es registrada por dos resistencias dependientes de la temperatura que están montadas simétricamente con respecto a la resistencia calefactora flujo arriba y flujo abajo sobre al membrana. Al no haber afluencia de flujo de aire tenemos una caída de temperatura igual a ambos lados. Si el aire fluye sobre el elemento sensor cambiara la distribución de temperatura sobre la membrana. en el lado de aspiración tendremos una caída de temperatura mas pronunciada, por cuanto el flujo de aire enfriara esta parte. En el lado opuesto, orientado hacia el motor, se enfriara primero el elemento sensor. Ahora bien, posteriormente el aire calentado por el elemento calefactor calentara el elemento sensor. La modificación de la distribución de temperatura (incremento de T) desemboca en una diferencia de temperatura entre los puntos de medición M/ y M2.

El calor cedido al aire, y con ello la caída de temperatura en el elemento sensor, depende de la masa de aire que va pasando. La diferencia de temperatura es, independiente de la temperatura absoluta del aire que va pasando, una medida representativa de la masa del flujo de aire. La diferencia de temperatura es, además, dependiente de la dirección, de modo que el elemento medidor puede registrar tanto la magnitud como la dirección de un flujo de masa de aire.

Debido a la membrana micromecánica sumamente fina, el sensor cuenta con una dinámica de respuesta sumamente alta (~ /5ms). Esto es importante, especialmente en caso de flujos de aire con fuertes pulsaciones. La diferencia de resistencia en los puntos de medición M/ y M2 es convertida en una señal de tensión análoga entre: 0 – 5 V, adaptada para la unidad de control, por un sistema electrónico evaluador (circuito híbrido) integrado en el sensor. Con la ayuda de una curva característica de sensor (como se ve en la figura) programada en la unidad de control, la tensión medida es convertida a un valor para el flujo de masa de aire (kg/h). La curva característica esta diseñada de tal forma que el diagnostico integrado en la unidad de control pueda reconocer averías como por ejemplo: una interrupción de linea. En el HFM5 puede estar integrado un sensor de temperatura para evaluaciones adicionales. Este se encuentra en el cuerpo de plástico. No se necesita para la determinación de la masa de aire.