Los sensores de presión diferencial y MAP de FAE, al detalle

Sensores de presión

MAP (Manifold Absolute Pressure, o Sensor de presión absoluta)

Este es un sensor que mide la presión absoluta (presión-vacío) en la admisión del motor (10-130 kPa) y la sobrepresión en los motores turbo alimentados (150-400 kPa), convirtiéndola en una señal eléctrica que se envía a la centralita para poder regular la mezcla estequiométrica (o mezcla aire-combustible).

El sensor MAP puede estar ubicado en varios sitios; en algunos casos, incluso va montado en la propia ECU, pero siempre mide la presión justo después de la mariposa de admisión. Normalmente, la mide a través de un tubo que proviene de la zona de la mariposa de admisión hasta un lugar de fácil acceso para su cambio. Este tubo monta un filtro antes del sensor (fuel trap) que evita que al sensor le llegue gasolina.

El sensor

El sensor es un elemento piezorresistivo (su resistencia eléctrica cambia cuando es sometido a un esfuerzo o estrés mecánico) que lleva un sistema de vacío y una membrana flexible que mide la presión. Va montado en un puente de Wheatstone (circuito eléctrico que se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente) y, dependiendo de la presión, la membrana se estira o se encoge.

El sensor está encapsulado, quedando protegido de los agentes externos (combustible, humedad, carbonilla, etc.) mediante un gel especial que transmite la presión a la membrana sin resistencia. Al producirse esa deformación de la membrana, las resistencias intentan compensarla con tensión. Estas tensiones son muy pequeñas (mV), pero posteriormente se amplían para que la ECU reciba una señal legible.

La señal del sensor suele variar entre 0,5-4,5 V. Conforme cambia la presión, también lo hace la deformación de la membrana y la resistencia. Éste mide por variación de presión entre el vacío (Presión 0) y la presión de la admisión. Para conseguir una relación estequiométrica ideal (14:1), el motor necesita saber la masa de aire que entra. La cantidad de gas depende de la presión, del volumen y de la temperatura. La ECU sabe cuánto cubicaje cabe en los cilindros (Volumen) y la temperatura (a través de un sensor de temperatura incorporado en el propio MAP o montado aparte), pero desconoce la masa de aire que está entrando en la admisión.

Gracias a un cálculo rápido y conociendo la presión que le indica el MAP, la ECU sabe la masa de aire que entra en los cilindros para así regular la cantidad de combustible necesario para una combustión idónea.

En los vehículos turboalimentados, y en especial los que montan un turbocompresor de geometría variable (VGT), la medición de presión del MAP incide directamente en el comportamiento de la electroválvula, que regula el caudal de aire en el turbocompresor.

sensores de presión absoluta MAP

Sensor de presión absoluta (MAP)

EGPS (Exhaust Gas Pressure Sensor, o Sensor diferencial de gases de escape)

El sensor de presión diferencial controla el funcionamiento del filtro de partículas. El sistema de medición es el mismo que el del sensor MAP, pero en vez de medir la diferencia de presión entre la presión atmosférica y la presión de aire, mide la diferencia de presión de la entrada de gases al filtro de partículas y la que se produce en la salida del mismo. Para ello la pieza incorpora dos entradas para sendos tubos que provienen de los dos extremos del filtro de partículas.

Cuando existe una diferencia de presión entre la entrada y la salida, se produce una regeneración del filtro de partículas para eliminar los gases acumulados. También detecta si el filtro de partículas no funciona correctamente o está obturado por acumulación de carbonilla o bien por haber llegado al fin de su vida útil. Entonces, el sistema enciende la luz testigo DPF en el tablero del conductor.

sensores de presión EGPS

sensor diferencial de gases de escape (EGPS)

Sensor de presión del servofreno

A diferencia del sensor de presión y sobrepresión, la función del sensor de presión del servofreno es informar a la ECU si la depresión en el amplificador del servofreno es suficiente para su correcto funcionamiento.

Materiales empleados

Los sensores MAP de FAE están fabricados con materiales de calidad OEM. En este caso, se utiliza PBT (polibutileno) con un 30% de carga de fibra de vidrio, dispuesta de tal forma que aporta mayor rigidez y permite a la pieza soportar temperaturas de hasta 145°C. En los sensores diferenciales, en cambio, se utiliza un material mucho más rígido: el PPS (polímero termoplástico semicristalino) ya que soporta, sin romperse, temperaturas de hasta 220°C.

En FAE fabrican sensores de presión desde hace más de diez años, en una sala especialmente diseñada para ese propósito en sus instalaciones de l’Hospitalet de Llobregat (Barcelona). Se trata de la sala Sala ESD (Electro Static Discharge, o Sala descargada de electricidad estática). A continuación, os explicamos sus características y funcionamiento.

Sala ESD de FAE

Este recinto de 180 m2, con suelo disipativo y descarga electrostática, está dedicado exclusivamente a la fabricación de Sensores de Presión Absoluta (MAP), Sensores de Presión de gases de escape (EGPS) y Gear Position Sensor (GPS), con una capacidad de 500.000 unidades/año por turno. La sala cuenta con la maquinaria necesaria para la completa producción de las piezas y está en continua evolución para dar respuesta a las necesidades del mercado.

El mobiliario, los carros de transporte y el material de trabajo son especiales y en cada puesto de trabajo hay una pulsera para que el operario pueda descargarse de la electricidad estática que pueda haber acumulado. No obstante, la ropa de los operarios también es especial y todos ellos deben realizar un protocolo de descarga antes de entrar en la sala.

Si no se hiciera de la manera descrita arriba, los pequeños circuitos impresos y chips que se utilizan para la fabricación de las piezas podrían recibir una descarga y quedar inutilizados. Y es que basta con sólo la chispa de un dedo para llegar a inutilizar uno de estos sensores.

estación automatizada MTA

Estación automatizada MTA

La Sala ESD cuenta entre su equipamiento con la novedosa estación MTA, en la que se realizan los procesos de Bonding, Coating, Potting y Sealing de manera totalmente automática. Gracias al control volumétrico y a la cámara digital, la máquina detecta la posición exacta de cada pieza, minimizando los errores y elevando la productividad.

Los materiales utilizados para el montaje de los distintos sensores son resinas y pegamentos especiales para metales y plásticos, que garantizan el aislamiento y estanqueidad necesarios en este tipo de sensores. La necesidad de que la dosificación sea exacta hace que este tipo de maquinaria esté sometida a continuos controles para que la precisión sea milimétrica. Solo así se consigue un producto de la más alta calidad y durabilidad.

Bonding (soldadura) : Proceso de soldadura automática mediante hilo que mejora la conectividad, la resistencia mecánica y la estabilidad de las conexiones.
Coating (revestimiento): Recubrimiento tropicalizado de la PCB (circuito impreso) con resina especial de protección que cubre las resistencias, conexiones, chip, etc. El curado de esta resina se hace mediante rayos UV, en una cámara cerrada.
Potting (encapsulado): Aislamiento y estanqueidad con resina especial que rellena el housing donde se aloja la PCB. Es muy importante aquí la fase de precalentamiento, donde se calienta la pieza a 55°C durante 180 segundos para que de esta forma no sea necesario el precalentamiento de la resina, algo que implica una pérdida de propiedades. Dependiendo de la pieza se hace el dosificado dos veces, primero para que la parte inferior se cubra perfectamente y después para que lo haga la parte superior. La resina se dosifica a temperatura ambiente y, gracias al precalentado de la pieza, ésta fluye y llega a todos los rincones de la pieza, cubriéndola totalmente.
Sealing (sellado): Adhesivo que se coloca en la zona de cierre de la tapa. Todo el sistema de impulsión y dosificación de esta fase está fabricado en un material especial que permite la utilización del cuarzo en la composición de la resina, mejorando todo el proceso y su calidad de acabado. Posteriormente, se coloca la tapa y se cura la pieza completa en un horno a 145°C durante 40 minutos. La pieza queda totalmente acabada a falta de pasar, pieza por pieza, por los bancos de comprobación y el posterior proceso de marcado y encajado.

Test y ensayos

FAE tiene como premisa ofrecer productos de alta calidad equivalentes al OEM tanto en prestaciones como en resistencia, durabilidad, fiabilidad y compatibilidad. En continua evolución tecnológica, sus productos reciben duras pruebas antes de ser certificados para su venta.

En estas pruebas se busca llevar la pieza a las condiciones normales de uso en un vehículo, para comprobar su funcionamiento estándar. Posteriormente, se lleva la pieza al límite para comprobar hasta dónde es capaz de resistir en condiciones muy extremas y en pruebas de diversa índole (test climático, de choque térmico, de estanqueidad, de caída libre, de resistencia a la rotura, de rayos UV, largo etc.).

Instrucciones de montaje de los sensores FAE

Los pasos a seguir para cambiar un sensor de presión FAE son los siguientes:

Localizar el sensor de presión en el vehículo, el cual estará montado sobre el colector de admisión o fijado cerca del mismo.
Desconectar el tubo de vacío.
Desconectar el conector del sensor de presión.
Sacar los tornillos de fijación o el sistema de anclaje que lleve.
Instalar el nuevo sensor y fijarlo.
Conectar el tubo de vacío.

Inspección visual y causa de fallos

Debe verificarse el cuerpo sensor, el conector y el cable asegurándose de su buen estado. Compruébese también si el cuerpo del sensor muestra alguna grieta, abolladura o golpe que pudiera haberlo dañado. Hay que tener en cuenta que, como norma general, una inspección visual no es suficiente para poder asegurar el buen o mal funcionamiento del sensor, pero ayuda a realizar un primer diagnóstico.

Las causas del fallo pueden ser:

Un deterioro en los tubos de vacío.
Un deterioro en los cables de conexión o en el conector.
Un deterioro de elemento sensor con lo cual una mala lectura de la presión.
Un problema de fugas en el sensor de presión.

Los posibles efectos de un mal funcionamiento del sensor de presión son:

Encendido del testigo de luz ‘check engine’.
Dificultad en el arranque.
Baja potencia o aumento del consumo de combustible.
Emisión de humo negro debido al atraso de chispa o demasiado tiempo de inyección.
Detonación debido a un avance excesivo.