fundamentos de la inyección gasolina
DESCRIPTION
inyección gasolinaTRANSCRIPT
Diagnóstico
Electrónico de Motores
Profesor Claudio Arana
Información general
Nombre de la asignatura: Diagnóstico electrónico de
motores.
Duración: 108 horas.
Descripción de la asignatura: Es una asignatura práctica
del área de formación de Especialidad, que entrega
conocimientos, técnicas y procedimientos asociados al
diagnóstico de los componentes, sensores y actuadores que
están insertos en el control del aire-combustible asociado a
motores ciclo Otto y ciclo Diesel, a través, de experiencias de
laboratorio y prácticas de taller, permitiendo a los estudiantes
ser capaces de determinar el estado de ellos utilizando
instrumentos y equipos de diagnóstico convencionales y
avanzados de uso normal en un servicio técnico.
Competencias
Al aprobar la asignatura el estudiante estará en
condiciones de:
Mantener los componentes y sistemas mecánicos, eléctricos y
electrónicos de un vehículo automotriz.
Reparar los componentes y sistemas mecánicos, eléctricos y
electrónicos de un vehículo automotriz.
Planificar la ejecución del trabajo de acuerdo a protocolos y
procedimientos establecidos, organizando eficientemente su
tiempo mediante el uso de estrategias.
Otra competencia
Esta asignatura contribuye al desarrollo de la siguiente
competencia:
Propone soluciones innovadoras a
problemas o necesidades surgidas en el
ámbito de su profesión.
Unidades de aprendizaje
I Unidad: Control de Emisiones del Motor con Sistema de
Inyección Gasolina y Diesel.
II Unidad: Sensores y Actuadores Aplicados en Motor con
Sistema de Inyección Gasolina y Diesel.
III Unidad: Diagnóstico y Mantención de Componentes de
Motor con Sistema de Inyección Gasolina y Diesel.
Evaluaciones Semana Tipo de Evaluación Ponderación
Semana 7 Evaluación Teórica 10%
Semana 7 Evaluación Práctica 15%
Semana 12 Evaluación Teórica 15%
Semana 12 Evaluación Práctica 20%
Semana 17 Evaluación Teórica 20%
Semana 17 Evaluación Práctica 20%
Fundamentos de Inyección
Electrónica de Gasolina
¿Cómo nace la inyección?
El desarrollo de la industria automotriz genero problemas de contaminación
ambiental, esto creo la necesidad de crear motores mas eficientes,
económicos y limpios.
Varias compañías a nivel mundial tomaron la tarea de optimizar la
alimentación del motor mediante el uso de elementos electrónicos,
solenoides y sensores, llegando así a la inyección electrónica de gasolina.
Características
La principal característica de este sistema de inyección es la
de alimentar al motor con la cantidad precisa de gasolina bajo
todo régimen de trabajo o condición de manejo.
Esto garantiza:
Menor contaminación.
Mejor rendimiento.
Arranque mas rápido.
No utiliza ahogador o choke.
Mejor aprovechamiento del combustible.
Principio de funcionamiento
Un sistema de inyección moderno usa el combustible
presurizado mediante una bomba eléctrica y lo atomiza en el
múltiple de admisión.
Tal como en un carburador, este sistema provee la cantidad
correcta de aire y combustible en condiciones especificas.
La diferencia entre el carburador y un sistema de inyección es
la presión que se da al combustible y no vacio generado por
el motor para aspirar la mezcla. Esto hace la inyección de
gasolina mas eficiente.
Ventajas de la inyección a gasolina
Mejora la atomización del combustible
(la gasolina es forzada a entrar al múltiple de admisión en un fino rocío, lo cual ayuda
a eliminar la formación de gotas).
Mejor distribución del combustible
(los cilindros son llenados todos por igual con relación al aire-combustible).
Velocidad menor del ralentí
(la mezcla se puede empobrecer sin riesgo a dar vacilación en la marcha).
Economía de gasolina
(gracias a una entrega precisa y controlada del combustible).
Emisiones mas bajas
(producto de mezclas mas pobres y eficientes).
Ventajas de la inyección a gasolina
Incremento de la potencia del motor
(una precisa entrega de combustible en cada cilindro y un flujo de aire mayor dan
como resultado mas caballos de fuerza).
Mejor arranque en frio
(la inyección mejora el control del enriquecimiento de la mezcla que el mecanismo de
ahogador o choke hacia en un carburador).
Mas confiable
(al tener menor cantidad de piezas móviles es menor la posibilidad de falla de algún
mecanismo).
Clasificación de los sistemas
de inyección
Clasificación Podemos clasificar los sistemas de inyección, en función de
la cantidad de inyectores:
Sistemas monopuntos.
Sistemas multipuntos.
Inyección monopunto y
multipunto En los sistemas de inyección monopunto
se presenta únicamente un solo inyector, el
cual proporciona combustible en el colector
de admisión.
Los sistemas de inyección multipunto en
cambio tienen un inyector por cada cilindro.
Clasificación Otra clasificación consisten según el lugar donde se inyecten:
Inyección directa.
Inyección indirecta.
Inyección directa e indirecta
La inyección indirecta es la generalmente usada, hace
referencia al sistema mediante el cual el combustible es
introducido en el colector de admisión sobre la válvula de
admisión.
A diferencia de la anterior, la inyección directa basa su
funcionamiento en la inyección de combustible directamente
en el cilindro. Esta es más nueva y se está extendiendo cada
vez más en los nuevos modelos.
Clasificación
También puede ser según el número de inyecciones:
Continua.
Intermitente (si la inyección es intermitente, también se
pueden subdividir en secuencial, semisecuencial o simultanea).
Inyección continua e
intermitente La inyección continua, es en donde los inyectores proveen el
combustible continuamente a los colectores de admisión.
En la inyección intermitente se inyecta el combustible a intervalos
según lo determine la central de mando. Este tipo se subdivide a su
vez en tres categorías: secuencial, semi-secuencial o grupal y
simultánea.
1. En la secuencial el combustible se inyecta con la válvula de admisión abierta
presentando así los inyectores un funcionamiento sincronizado con éstas (actuando
todos los inyectores en diferentes tiempos).
2. En la semi-secuencial o grupal el combustible se inyecta de a pares, es decir, los
inyectores actúan de a dos.
3. La simultánea el combustible se inyecta al unísono, actuando todos los inyectores a la
misma vez.
Inyección continua e
intermitente
Inyección simultanea Inyección grupal
Inyección secuencial
Clasificación
Según el sistema de control y accionamiento de los
inyectores:
Inyección mecánica (K-Jetronic)
Electromecánica (KE-Jetronic)
Electrónica (L-Jetronic; LE-Jetronic; Motronic)
Clasificación
Y según la determinación de la señal base:
R.P.M.
Generador de impulsos en el distribuidor
Captador sobre el volante de inercia (damper).
Aire Aspirado
Hidromecánicos.
Por depresión.
Caudal de aire.
Masa de aire.
Posición de la mariposa.
Evolución de los sistemas de
inyección de gasolina
Inyección mecánica K-Jetronic
Inyección mecánica electrónica KE-Jetronic
Inyección electrónica D-Jetronic
Inyección electrónica L-Jetronic
Inyección electrónica LH-Jetronic
Inyección electrónica LE-Jetronic (TSZ)
Inyección electrónica Mono-motronic
Inyección electrónica Motronic
Inyección electrónica Motronic ME-7
Inyección electrónica Motronic MED-7
Principio de la combustión
Mezcla ideal
Datos importantes Como ya se ha visto, para su funcionamiento el motor a
gasolina necesita oxígeno y combustible.
El oxígeno es suministrado por la atmósfera, la que contiene
aproximadamente:
21% de oxígeno (O2)
78% de nitrógeno (N2).
La parte restante esta compuesta por varios otros gases.
El ideal teórico para una combustión completa de aire y
gasolina es 14,7 : 1 y se denomina como relación
estequiométrica.
Control de la mezcla
Unidad de control
Sub-secciones del Sistema de
inyección
Sistema de alimentación de
combustible
Bomba de combustible
Alimentación de combustible con regulador de
presión Al tanque de combustible
Tornillo de ajuste Resorte Sello
Línea de retorno
Entrada
Cuerpo de la válvula
Diafragma
Resorte de control
A 0 vacío
Presión de combustible
Presión Atmosférica
Presión del Múltiple de Admisión
2.5 or 2.9 bar
Bomba de combustible
Filtro de combustible
Tubería de combustible
Regulador de presión de combustible
Inyectores
2.5 ó 2.9 bar
El sistema de combustible debe ser revisado por fugas
visibles durante la mantención
La manguera de vacío hacia el regulador de presión debe
revisarse durante la mantención o en caso de problemas
Alimentación de combustible sin retorno
Tubería de acero
inoxidable de
combustible
Riel plástico de combustible
Soportes
Inyector de combustible
Flujo de pincel
Cónico (Espiga)
Cónico (4H)
Doble flujo
Multi-orificios
Resistor del
Solenoide
Inyector de baja
resistencia
Inyector de alta
resistencia
+B +B
Precaución:
Nunca debe aplicarse voltaje
directamente desde la batería al
inyector de baja resistencia.
Esto puede producir daño al
inyector debido al sobre
calentamiento del solenoide.
Sistema de admisión de aire
Cámara de aire y múltiple de admisión
Cámara de admisión de aire
Múltiple de admisión
Tipo
Integrado
Sensor de posición
del regulador (puede requerir ajuste en
caso de problemas con
la velocidad de ralentí)
Puerto de señal de vacío
Refrigerante
Múltiple de admisión
Cámara de admisión
de aire
Tipo
Separado
El cuerpo del estrangulador puede requerir
limpieza
en caso de problemas con la velocidad de ralentí
Puede requerir ajuste básico en
caso de problemas con la
velocidad de ralentí
Cuerpo de aceleración
Cuerpo del
estrangulad
or
Piñón
Motor conductor
TPS1,2
Resorte de retorno
Eje
Válvula del
estrangulador
Control de emisiones
Circulo de Control Lambda
Resumiendo… Debido a la evolución muy rápida de los
vehículos, el viejo carburador ya no sirve
más para los nuevos motores, en lo que se
refiere a la contaminación del aire,
economía de combustible, potencia y
respuestas rápidas en las aceleraciones,
etc.
Entonces se desarrollan nuevos sistemas
de inyección electrónica de combustible,
que tienen como objetivo proporcionar al
motor un mejor rendimiento con más
economía en todos los regímenes de
funcionamiento, y principalmente menor
contaminación del aire.
Los sistemas de inyección electrónica
tienen la característica de permitir que el
motor reciba solamente el volumen de
combustible que necesita.
Con eso se garantiza:
menos contaminación
más economía
mejor rendimiento
arranque más rápido
no utiliza el ahogador (choque)
mejor aprovechamiento del combustible.
Los sistemas de inyección garantizan la
óptima performance del motor.
Componentes del sistema de
inyección electrónica de gasolina
Componentes principales de un
sistema de inyección electrónica
1. Tanque de combustible
2. Bomba de combustible
3. Regulador de presión
4. Filtro de combustible
5. Pre-filtro
6. Sonda lambda (sensor de oxigeno)
7. Válvula de inyección (inyector)
8. Unidad de comando
9. Medidor de flujo de aire
10. Medidor de masa de aire
11. Actuador de marcha lenta
12. Adicionador de aire
13. Sensor de temperatura de motor
14. Potenciómetro de la mariposa
15. Relé de la bomba de combustible
16. Válvula de ventilación del tanque
Tanque de combustible
Recipiente estanco, construido a defensa de golpes, que almacena
el combustible que se empleará en el motor. Tiene un orificio de
llenado exterior y un dispositivo eléctrico por medio de un flotador
que permite conocer en todo momento la cantidad de combustible
que aloja.
El depósito suele colocarse en un lugar al que no afecten posibles
colisiones, pues podría resultar peligrosa su ruptura al entrar el
combustible en contacto con gran cantidad de aire y producirse una
inflamación con cualquier chispa del propio accidente.
Por ello se suele ubicar en una parte baja (normalmente sobre el eje
posterior) y , por tanto, el carburante tiene que ser aspirado hasta
el motor.
Bomba de combustible
El combustible es aspirado del tanque por una bomba eléctrica, que
lo suministra bajo presión a un tubo distribuidor donde se
encuentran las válvulas de inyección.
La bomba provee más combustible de que lo necesario, a fin de
mantener en el sistema una presión constante en todos los
regímenes de funcionamiento.
Lo excedente retorna al tanque.
La bomba no presenta ningún riesgo
de explosión, porque en su interior no
hay ninguna mezcla en condiciones de
combustión.
En la bomba no hay mantenimiento, es
una pieza sellada. Debe ser probada y
reemplazada si necesario.
La bomba puede estar instalada dentro
del tanque de combustible (bomba IN
TANK). O tienen larga vida útil y está
instalada fuera del tanque (IN LINE).
Bombas de combustibles eléctricas Ventajas
Mejor pulverización del combustible
Combustión completa
Protección contra sobre presión
Mayor durabilidad de los componentes internos
No interfiere en los equipos electrónicos del
vehículo
Bajo nivel de ruido
Beneficios
Mas confiable
Mejor rendimiento del motor
Menos contaminación del aire
Menos consumo de combustible
Larga vida útil
Mas seguridad de funcionamiento del motor
Mas confort
Regulador de presión
El regulador mantiene el combustible bajo presión en el circuito de
alimentación, incluso en las válvulas de inyección.
Instalado en el tubo distribuidor o en el circuito junto con la bomba,
es un regulador con flujo de retorno.
Él garantiza presión uniforme y constante en el circuito de
combustible, lo que permite que el motor tenga un funcionamiento
perfecto en todos los regímenes de revolución.
Cuando se sobrepasa la presión, ocurre una liberación en el circuito
de retorno. El combustible retorna al tanque sin presión.
Necesita ser probado por el mecánico, y reemplazado si necesario.
Si hubiera problemas en este componente, el motor tendrá su
rendimiento comprometido.
Filtro de combustible
Es lo que más se desgasta en el sistema. El filtro está instalado
después de la bomba, reteniendo posibles impurezas contenidas en
el combustible.
El filtro posee un elemento de papel, responsable por la limpieza del
combustible, y luego después se encuentra una tela para retener
posibles partículas del papel del elemento filtrante.
Este es el motivo principal para que el combustible tenga una
dirección indicada en la carcasa del filtro, y debe ser mantenida, de
acuerdo con la flecha.
Es el componente más importante para la vida útil del
sistema de inyección. Se recomienda cambiarlo a cada
20.000 kms. en promedio.
En caso de dudas consultar la recomendación del
fabricante del vehículo con respecto al período de
cambio.
En su mayoría, los filtros están instalados bajo del
vehículo, cerca del tanque. Por no estar visible, su
reemplazo muchas veces se olvida, lo que produce una
obstrucción en el circuito.
El vehículo puede parar y dañar la bomba.
Cambiarlo regularmente significa proteger el sistema de
inyección.
Pre-filtro de combustible
Todos los vehículos utilizan el pre-filtro antes de la bomba.
Su función es retener las impurezas contenidas en el combustible,
protegiendo los componentes internos de la bomba.
No reemplazarlo significa:
Riesgo de quemar la bomba;
Disminución del volumen de combustible, lo que afecta el rendimiento del
motor.
Dato
En los vehículos que la bomba está dentro del tanque, el pre-filtro
está instalado en el tubo de entrada de combustible.
En vehículos que la bomba está fuera del tanque, el pre-filtro está
instalado dentro del tanque, en el tubo de aspiración.
Ventajas del uso de un pre-filtro
Filtración total
Máximo caudal
No aspira combustible sucio
No se deteriora
Beneficios
Larga vida útil de la bomba
Excelente performance del motor
Seguridad de funcionamiento
Vida mas larga del filtro de combustible
Sonda lambda (sensor de oxigeno)
Funciona como una nariz electrónica. La sonda lambda
está instalada en el tubo de escape del vehículo, en una
posición donde se logra la temperatura ideal para su
funcionamiento, en todos los regímenes de trabajo del
motor.
La sonda está instalada en el tubo de escape, de una forma
que un lado está permanentemente en contacto con los
gases de escape, y otro lado en contacto con el aire
exterior.
Si la cantidad de oxígeno en los dos lados no es igual, se
producirá una señal eléctrica (tensión) que será enviado
para la unidad de comando.
Por medio de la señal enviada por la sonda lambda, la unidad de
comando podrá variar el volumen de combustible pulverizado.
La sonda es un repuesto de mucha importancia para el sistema de
inyección, y su mal funcionamiento podrá contribuir para la
contaminación del aire.
El buen rendimiento de la inyección y la reducción de los gases
contaminantes dependen del funcionamiento de la sonda.
Como ella está constantemente expuesta a los gases de la
combustión, con el tiempo necesita ser reemplazada.
¿Por qué cambiar la sonda lambda?
En motores que están “quemando” aceite, la contaminación
producida por el aceite puede contaminar la cerámica de la sonda;
En motores que funcionaron con mezcla demasiadamente rica, esa
contaminación también puede afectar el cuerpo cerámico de la
sonda, lo que es imposible limpiar.
En promedio y en buenas condiciones el tiempo de vida de la sonda
está alrededor de 60.000 km.
La sonda lambda también sufre
desgaste La sonda lambda sufre desgaste por
influencia de varios factores:
Influencias ambientales perjudiciales
como la sal o la suciedad.
Choques de temperatura.
Tensión mecánica por deterioración de
calles, etc.
Contaminación debido a la baja calidad
del combustible, descarga de silicio
cuando el fluido de refrigeración escapa
o por acumulación de aceite y carbono
en la emisión de gases.
Motor quemando aceite.
Partes de la sonda lambda
Importancia de la sonda lambda en
el consumo de combustible
Imágenes de sonda lambda
averiadas
Válvula de inyección (inyector)
En los sistemas de inyección multipunto, cada cilindro utiliza
una válvula de inyección que pulveriza el combustible antes
de la válvula de admisión del motor, para que el combustible
pulverizado se mezcle con el aire, produciendo la mezcla
que resultará en la combustión.
Las válvulas de inyección son comandadas
electromagnéticamente, abriendo y cerrando por medio de
impulsos eléctricos provenientes de la unidad de comando.
Para obtener la perfecta distribución del combustible, sin
pérdidas por condensación, se debe evitar que el chorro de
combustible toque en las paredes internas de la admisión.
Por lo tanto, el ángulo de inyección de combustible difiere de motor
para motor, como también la cantidad de orificios de la válvula.
Para cada tipo de motor existe un tipo de válvula de inyección.
Como las válvulas son componentes de elevada precisión, se
recomienda revisarlas regularmente.
Flujo de pincel
Cónico (Espiga)
Cónico (4H)
Doble flujo
Multi-orificios
Partes de una válvula de inyección
(inyector) Precaución:
Nunca debe aplicarse voltaje
directamente desde la batería al
inyector de baja resistencia.
Esto puede producir daño al
inyector debido al sobre
calentamiento del solenoide.
Importancia de la válvula de
inyección y de la sonda lambda
Unidad de comando
Es el cerebro del sistema. Es ella que determina el volumen ideal
de combustible a ser pulverizado, con base en las informaciones
que recibe de los sensores del sistema.
De esta forma la cantidad de combustible que el motor recibe, se
determina por la unidad de comando, por medio del tiempo de
apertura de las válvulas, también conocido por tiempo de inyección.
Medidor de flujo de aire
Su función es informar a la unidad de
comando, la cantidad y temperatura del
aire admitido, para que las
informaciones modifiquen la cantidad de
combustible pulverizada.
Medidor de masa de aire
El medidor de masa de aire está instalado entre el filtro de aire y la
mariposa, y mide la corriente de masa de aire aspirado.
También por esa información, la unidad de comando determina el
exacto volumen de combustible para las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor.
Actuador de marcha lenta (ralentí)
El actuador de ralentí (marcha
lenta) funciona de forma semejante
al adicionador de aire del sistema
Le-Jetronic, todavía con más
funciones.
Garantiza un ralentí estable en el
período de calentamiento y también
la mantiene independiente de las
condiciones de funcionamiento del
motor.
Adicionador de aire
Funciona como el ahogador en los vehículos carburados,
permitiendo el paso y una cantidad adicional de aire, lo que hará
aumentar la revolución mientras el motor esté frío.
Mientras el motor esté frío, el adicionador libera más paso de aire,
lo que hace subir la revolución.
A medida que sube la temperatura del motor, el adicionador
lentamente cierra el paso de aire, haciendo bajar la revolución hasta
el régimen de ralentí.
Sensor de temperatura de motor
Está instalado en el block del motor, en contacto con el líquido de
enfriamiento.
Mide la temperatura del motor por medio del líquido.
Internamente posee una resistencia NTC, y su valor se altera de
acuerdo con la temperatura del agua (líquido de enfriamiento).
Potenciómetro de la mariposa
El potenciómetro está fijado en el eje de la mariposa de aceleración.
Él informa todas las posiciones de la mariposa.
De esta forma, la unidad de comando recibe estas precisas
informaciones y por medio de ellas, modifica el suministro de
combustible de acuerdo con las necesidades del motor.
Atención!
En el sistema mono-motronic (mono punto) el potenciómetro de la
mariposa, no se suministra en separado, solamente junto con el
cuerpo de la mariposa.
Razón:
1. Por ser la mayor información para la unidad de comando, su
correcta información depende de la exacta posición con la
mariposa.
2. Cuando se retira el potenciómetro del cuerpo de mariposa, y lo
reemplazamos por otro, difícilmente se ajustará en su posición
adecuada, generando:
Mal funcionamiento del motor;
Aumento de los gases contaminantes;
Aumento en el consumo de combustible;
Inestabilidad en el ralentí.
Relé de la bomba de combustible
El relé de comando es el responsable por mantener la
alimentación eléctrica de la batería para la bomba de
combustible y otros componentes del sistema.
Si ocurriera un accidente, el relé interrumpe la
alimentación de la bomba de combustible, evitando que
la bomba permanezca funcionando con el motor
apagado.
La interrupción ocurre cuando el relé no más recibe la
señal de revolución, proveniente de la bobina de
encendido.
Válvula de ventilación del tanque de
combustible Esta válvula es un componente que permite que se reaprovechen
los vapores del combustible contenidos en el tanque, impidiendo
que salgan a la atmosfera.
Estos vapores son altamente contaminantes y contribuyen para la
contaminación ambiental.
La válvula de ventilación del tanque se controla
por la unidad de comando, que determina el mejor
momento para el reaprovechamiento de estos
vapores, de acuerdo con el régimen de
funcionamiento del motor.
Este componente contribuye mucho para
garantizar la eficiencia del sistema de inyección
electrónica, haciendo el aire más puro.
Para ir terminando… Cada componente del sistema de inyección debe ser debidamente
revisado (revisión periódica) cada 30000Km aproximadamente.
O en cada afinamiento de motor, se recomienda hacer un chequeo
o scanner del sistema para saber en que estado se encuentran
cada uno de sus componentes.
Con estos componentes en buen estado, no solo su motor
funcionará de manera confiable, sino también los valores de los
gases contaminantes serán correctos y tendrá un óptimo
rendimiento del combustible utilizado.
Preguntas de repaso
¿Donde se encuentra la bomba de combustible?
¿Como llega el combustible al motor?
¿Dónde está ubicado el filtro de combustible?
¿Por que es necesario un filtro de combustible?
¿Cómo se acciona la bomba de combustible?
Preguntas de repaso
¿Dónde se encuentra el actuador de marcha lenta?
¿Cuál es la función del actuador de marcha lenta?
¿Cual es la función del sensor de oxigeno?
Combustible Aire Mezcla Aire/
Combustible Carrera de
admisión Carrera de
compresión
Encendido Carrera de
combustión