inyeccion electronica
DESCRIPTION
Inyección electronicaTRANSCRIPT
INTRODUCCIÓN
En los motores de gasolina, la mezcla se prepara utilizando un carburador o un
equipo de inyección. Hasta ahora, el carburador era el medio más usual de
preparación de mezcla, medio mecánico. Desde hace algunos años, sin embargo,
aumentó la tendencia a preparar la mezcla por medio de la inyección de
combustible en el colector de admisión. Esta tendencia se explica por las ventajas
que supone la inyección de combustible en relación con las exigencias de
potencia, consumo, comportamiento de marcha, así como de limitación de
elementos contaminantes en los gases de escape. Las razones de estas ventajas
residen en el hecho de que la inyección permite ( una dosificación muy precisa del
combustible en función de los estados de marcha y de carga del motor; teniendo
en cuenta así mismo el medio ambiente, controlando la dosificación de tal forma
que el contenido de elementos nocivos en los gases de escape sea mínimo.
Además, asignando una electroválvula o inyector a cada cilindro se consigue una
mejor distribución de la mezcla.
También permite la supresión del carburador; dar forma a los conductos de
admisión, permitiendo corrientes aerodinámicamente favorables, mejorando el
llenado de los cilindros, con lo cual, favorecemos el par motor y la potencia,
además de solucionar los conocidos problemas de la carburación, como pueden
ser la escarcha, la percolación, las inercias de la gasolina.
1
INDICE
Contenido
1.- INYECCION ELECTRONICA...................................................................................................4
2.- FUNDAMENTO..........................................................................................................................4
3.- FUNCIONAMIENTO EN MOTORES A GASOLINA.............................................................5
4.- FUNCIONAMIENTO EN INYECCIÓN DIESEL.....................................................................7
5.- CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE INYECCIÓN..............................................................8
5.1.- INYECCIÓN DIRECTA..........................................................................................................8
5.2.- INYECCIÓN INDIRECTA......................................................................................................9
5.2.1.- SISTEMAS DE INYECCIÓN MECANICOS...................................................................10
5.2.2.- SISTEMA DE INYECCION ELECTRONICA.................................................................10
5.2.3.- SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTROMECANICA......................................................10
5.2.4.- SISTEMA DE INYECCIÓN MONOPUNTO...................................................................11
5.2.5.- SISTEMA DE INYECCIÓN MULTIPUNTO....................................................................13
5.2.6.- INYECCIÓN CONTINUA..................................................................................................13
5.2.7.- INYECCIÓN INTERMITENTE.........................................................................................14
5.2.7.1 INYECCIÓN SIMULTÁNEA............................................................................................14
5.2.7.2.- INYECCIÓN SEMI SECUENCIAL...............................................................................15
5.2.7.3.- INYECCIÓN SECUENCIAL..........................................................................................15
6.- SISTEMAS DE INYECCIÓN..................................................................................................17
6.1.- SISTEMA DE ASPIRACIÓN O CIRCUITO DE AIRE......................................................17
6.1.1.- MEDICIÓN DE AIRE ASPIRADO...................................................................................18
6.2.- SISTEMA DE ALIMENTACIÓN..........................................................................................19
6.2.1.- DEPÓSITO O TANQUE DE COMBUSTIBLE...............................................................19
6.2.2.- BOMBA ELECTRICA DE COMBUSTIBLE....................................................................20
6.2.3.- PREFILTRO.......................................................................................................................20
6.2.4.- FILTROS DE COMBUSTIBLE.........................................................................................21
6.2.5.- REGULADOR DE PRESIÓN...........................................................................................21
6.2.6.- RIEL DE COMBUSTIBLE................................................................................................23
6.2.7.- INYECTORES...................................................................................................................23
6.3.- SISTEMA DE CONTROL....................................................................................................25
2
6.3.1.- UNIDAD DE CONTROL DEL MOTOR (ECU)...............................................................25
6.3.2.- SENSORES.......................................................................................................................26
6.3.2.1.- SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL................................................................27
6.3.2.2.- SENSOR DE TEMPERATURA DE REFRIGERANTE DEL MOTOR (ECT).........27
6.3.2.3.- SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHICULO.............................................................29
6.3.2.4.- SENSOR DE DETONACIÓN. (KS).............................................................................30
6.3.2.5.- SENSOR DE POSICIÓN DEL ACELERADOR. (TPS).............................................30
6.3.2.6.- SENSOR DE MASA DE AIRE. (MAF)........................................................................31
6.3.2.7.- SENSOR DE ÁRBOL DE LEVAS................................................................................32
6.3.2.8.- SENSOR DE PRESIÓN................................................................................................32
6.3.2.9.- SENSOR DE OXÍGENO EN LOS GASES DE ESCAPE.........................................33
7.- PRUEBAS Y MANTENIMIENTO...........................................................................................34
7.1.- Limpieza y Pruebas sobre Inyectores de Gasolina....................................................................34
BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................................37
3
1.- INYECCION ELECTRONICA
La inyección electrónica es una forma de inyección de combustible, tanto para
motores de gasolina, en los cuales lleva ya varias décadas implantadas, como
para motores diésel, cuya introducción es relativamente más reciente.
Se puede subdividir en varios tipos (monopunto, multipunto, secuencial,
simultánea) pero básicamente todas se basan en la ayuda de la electrónica para
dosificar la inyección del carburante y reducir la emisión de agentes contaminantes
a la atmósfera y a la vez optimizar el consumo.
Este sistema ha reemplazado al carburador en los motores de gasolina. Su
introducción se debió a un aumento en las exigencias de los organismos de
control del medio ambiente para disminuir las emisiones de los motores.
En los motores diésel ha sustituido a la bomba inyectora, con inyectores
mecánicos, por una bomba de alta presión con inyectores electrohidráulicos.
Su importancia radica en su mejor capacidad respecto al carburador para dosificar
el combustible y dosificar la mezcla aire / combustible, es decir el factor lambda de
tal modo que quede muy próxima a la estequiometria (14,7:1 para la gasolina), es
decir factor lambda próximo a 1 lo que garantiza una muy buena combustión con
reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación
estequiometria es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una
combustión completa de todo el combustible.
2.- FUNDAMENTO
La función de la inyección en los motores de gasolina es:
4
Medir el aire del medio ambiente que es aspirado por el motor, controlado
por el conductor mediante la válvula de mariposa, en función de la carga
motor necesaria en cada caso, con objeto de adaptar el caudal de
combustible a esta medición y conforme al régimen de funcionamiento del
motor.
Mayor potencia, la optimización de los colectores de admisión mejora el
llenado de los cilindros. Esto da lugar a una mayor potencia específica y un
aumento del par motor, así como una evolución más favorable de este.
Dosificar mediante inyección la cantidad de combustible requerida por esta
cantidad de aire, necesaria para que la combustión sea lo más completa
posible, es decir guardando en la medida de lo posible la proporción
estequiometria, dentro de los límites del factor lambda.
Completar la función de la combustión junto con el Encendido del motor
En los motores diésel, regular la cantidad de gasoil inyectado en función de la
carga motor (pedal acelerador), sincronizándolo con el régimen motor y el orden
de encendido de los cilindros. En el caso del motor diésel la alimentación de aire
no es controlada por el conductor, solo la de combustible.
Consta fundamentalmente de sensores, una unidad electrónica de control y
actuadores o accionado res.
3.- FUNCIONAMIENTO EN MOTORES A GASOLINA
El funcionamiento se basa en la medición de ciertos parámetros de
funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, régimen del motor (estos
dos son los más básicos), y son los que determinan la carga motor, es decir la
fuerza necesaria de la combustión para obtener un par motor, es decir una
potencia determinada.
5
Por otra parte hay que suministrar el combustible a unos 2,5 - 3,5 bar a los
inyectores, esto se logra con una bomba eléctrica situada a la salida del depósito o
dentro del mismo.
Adicionalmente se toman en cuenta otros datos, como la temperatura del aire y del
refrigerante, el estado de carga (sensor MAP) en los motores turboalimentados,
posición de la mariposa y cantidad de oxígeno en los gases de escape (sensor
EGO o Lambda), entre otros. Estas señales son procesadas por la unidad de
control, dando como resultado señales que se transmiten a los actuadores
(inyectores) que controlan la inyección de combustible y a otras partes del motor
6
para obtener una combustión mejorada, teniendo siempre en cuenta las
proporciones aire/combustible, es decir el factor lambda.
El sensor PAM o MAP (Presión Absoluta del Múltiple o Colector) indica la presión
absoluta del múltiple de admisión y el sensor EGO (Exhaust Gas Oxigen) o
"Sonda lambda" la cantidad de oxígeno presente en los gases de combustión.
Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene
la relación aire / combustible, es decir el factor lambda cercana a la
estequiométrica (factor lambda = 1). Esto se puede comprobar con un análisis de
los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe
proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes
de marcha.
Estos sistemas desde hace algún tiempo tienen incorporado un sistema de
autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la
posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de aparatos de
diagnóstico electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y
revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de
rango.
La detección de fallas, llamados "DTC" (Diagnostic Trouble Codes) debe realizarla
personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas
electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de
inyección.
La reparación de estos sistemas se limita al reemplazo de los componentes que
han fallado, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos.
Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las
normas de seguridad ya que manipula combustible o mezclas explosivas. Lo
mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución
de no producir derrames de combustible.
7
4.- FUNCIONAMIENTO EN INYECCIÓN DIESEL
En este caso la diferencia mayor está en la presión de combustible, la cual pude
oscilar entre 400 y 2000 bar, según los requerimientos del motor en cada
momento. Esto se logra con una bomba mecánica de alta presión accionada por el
motor. Por otra parte el control de los inyectores es electrónico, aunque la
operación es hidráulica, mediante unas válvulas diferenciales en el interior del
inyector. En este caso mucho más que en el motor de gasolina la limpieza del
combustible y la ausencia de agua del mismo es esencial. Para ello hay un filtro
con separador de agua incluido.
Los datos esenciales para regular el combustible son: el régimen motor (para
sincronizarlo con el funcionamiento de las válvulas y generar el orden de inyección
requerido por el número de cilindros del motor) y la posición del pedal de
acelerador. En los motores diésel, al no haber mariposa, el aire no es regulado por
el conductor y por tanto no es medido para esta función, sino para la regulación de
un tipo de contaminante (el óxido de nitrógeno NOx)
5.- CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE INYECCIÓN
Combustible exactamente dosificado para el estado de servicio de motor en cada
determinado momento. Para ello, consta de unos inyectores que pulverizan el
combustible bien en la cámara de combustión,
Inyección directa, o en el colector de admisión,
Inyección indirecta.
5.1.- INYECCIÓN DIRECTA
8
En los motores de gasolina o diésel, se dice que el sistema es de inyección directa
cuando el combustible se introduce directamente en la cámara de combustión.
En el caso del mercado automotor, se suele indicar erróneamente al Mercedes-
Benz 300 SL (cuya versión comercial se presentó en 1954) como el primer modelo
producido en serie en incorporar un motor de gasolina con inyección directa. Sin
embargo, lo correcto es mencionar a los modelos Superior y GP 700E, de las
fábricas alemanas Gutbrod y Goliath, respectivamente, que ya para 1952
introdujeron esta tecnología en dichos autos, siendo interesante mencionar que el
Goliath utilizaba un sistema diseñado por la firma Bosch, que luego sería
perfeccionado para el famoso Gullwing (Alas de Gaviota) de la marca de la
estrella.
5.2.- INYECCIÓN INDIRECTA
En los motores de gasolina o diésel de
inyección indirecta1 el combustible se
introduce fuera de la cámara de combustión.
En los motores de gasolina, el carburante es
inyectado en el colector de admisión, donde
se inicia la mezcla aire-combustible antes de
entrar en el cilindro. En los diésel de
inyección indirecta, el gasóleo se inyecta en
una precámara, ubicada en la culata y
conectada con la cámara principal de
combustión dentro del cilindro mediante un
orificio de pequeña sección. Parte del
combustible se quema en la precámara,
aumentando la presión y enviando el resto
9
del combustible no quemado a la cámara principal, donde se encuentra con el aire
necesario para completar la combustión.
De acuerdo con las características específicas de funcionamiento, los sistemas de
inyección pueden ser:
Sistemas de Inyección Mecánicos.
Sistemas de Inyección Electrónicos.
Sistemas de Inyección Electromecánicos.
5.2.1.- SISTEMAS DE INYECCIÓN MECANICOS
Se caracterizan por la presencia de un conjunto distribuidor-dosificador que se
encarga de determinar la cantidad de combustible que debe de enviarse a los
cilindros por medio de inyectores que están abiertos continuamente,
permaneciendo constante la presión de inyección. El dosificador está gobernado
por un sensor de caudal de aire independiente del motor.
5.2.2.- SISTEMA DE INYECCION ELECTRONICA
El combustible es introducido en el motor por medio de electro inyectores cuyos
tiempos de apertura son determinados por una unidad de mando electrónica ECU,
que adapta los tiempos de inyección a las distintas fases de funcionamiento, en
función de las informaciones recibidas de unos sensores distribuidos
estratégicamente por el motor.
5.2.3.- SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTROMECANICA
Se basan en inyecciones mecánicas gestionadas por una unidad de mando
electrónica ECU, que recibe información de diferentes sensores para así gobernar
10
un regulador de presión que adapta el caudal a los diferentes estados de
funcionamiento del motor.
Otra manera de clasificar a los sistemas de inyección es según el número de
inyectores utilizados.
Esta clasificación seria la siguiente:
Sistema de inyección Monopunto.
Sistema de inyección Multipunto.
5.2.4.- SISTEMA DE INYECCIÓN MONOPUNTO
El sistema monopunto o también denominado SPI (Single Point Injection), utiliza
un único inyector, generalmente localizado en el lugar del carburador, que inyecta
el combustible en el colector de admisión antes de la mariposa de gases.
Este sistema solo lo utilizan los motores de gasolina, es uno de los más básicos y
primitivos, ya que es muy similar a un carburador.
11
Se compone de una bomba eléctrica de combustible, que manda presión a un
inyector situado antes de la mariposa de aceleración, el inyector consta de un
solenoide el cual esta comandado por una unidad de control (UCE) que se
encarga de mandarle la señal de apertura. Cuando este se abre, la gasolina pasa
al inyector y pulveriza una cantidad determinada de combustible al colector.
Antes del inyector está situado el regulador de presión que se compone de una
membrana y un muelle dentro de una carcasa. El funcionamiento es simple,
cuando la presión de combustible es excesivo, el regulador se abre y envía el
exceso de combustible devuelta al depósito (con este regulador podemos
arreglarlo para que la presión de la inyección sea más alta y así ganar más
potencia al motor, tiene menos vida el inyector con este proceso).
El caudal metro mide la cantidad de aire que entra al cilindro, de manera que la
unidad de control (UCE) pueda determinar la cantidad de combustible a inyectar,
aunque esta cantidad también está condicionada por el sensor de oxigeno o sonda
lambda.
La sonda lambda es un sensor, que en este caso está situado antes del
catalizador y se encarga de medir el oxígeno presente en los gases de escape,
este dato es enviado a la UCE que aumenta o disminuye la mezcla de
combustible.
12
5.2.5.- SISTEMA DE INYECCIÓN MULTIPUNTO
En los sistemas multipunto o MPI (Multi
Point Injection), existen el mismo número
de inyectores que de cilindros. Cada uno
de los inyectores pulveriza el combustible
necesario para cada uno de los cilindros,
de forma independiente.
El sistema determina la cantidad de
combustible a inyectar según las
condiciones de carga, presión,
temperatura, en que se encuentre el
motor. Para lograr lo anterior, dispone de
sensores y actuadores, lo que junto al
computador y su software desarrollan los
programas de dosificación dados por el fabricante.
También pueden clasificarse los sistemas de inyección atendiendo al número y
forma de las inyecciones, pudiendo ser estas:
Inyección continúa.
Inyección intermitente.
5.2.6.- INYECCIÓN CONTINUA
Los inyectores inyectan combustible finamente pulverizado de una forma continua
e ininterrumpidamente, previamente dosificado y a presión. La formación de la
13
mezcla se lleva a cabo en el tubo de admisión y en los cilindros del motor gracias
al torbellino creado.
5.2.7.- INYECCIÓN INTERMITENTE
Los inyectores inyectan combustible finamente pulverizado en momentos
determinados por la unidad de mando ECU, según las informaciones recibidas por
los diferentes sensores y las estrategias de funcionamiento programadas en la
propia unidad de mando.
Los sistemas de inyección intermitente, a su vez se dividen en tres diferentes
tipos:
Inyección simultánea.
Inyección semi secuencial.
Inyección secuencial.
5.2.7.1 INYECCIÓN SIMULTÁNEA
Todos los inyectores funcionan a la vez, de una forma simultánea, realizando el
aporte de combustible necesario para la realización de la mezcla mediante dos
inyecciones por ciclo, es decir, una inyección cada vuelta. La inyección se realiza
poco antes del PMS del cilindro número uno.
14
5.2.7.2.- INYECCIÓN SEMI SECUENCIAL
Los inyectores se activan distribuidos por grupos (dos a dos para un motor de
cuatro cilindros). Cada uno de los grupos realiza una inyección de combustible por
cada revolución del motor. La inyección se realiza poco antes del PMS de los
pares de cilindros 1-4 y 2-3.
15
5.2.7.3.- INYECCIÓN SECUENCIAL
Los inyectores funcionan uno a uno, de forma independiente, realizando el aporte
de combustible necesario para la realización de la mezcla mediante una única
inyección efectuada poco antes de que se inicie la apertura de la válvula de
admisión y según el orden de encendido.
En el siguiente esquema podemos ver la clasificación en general de los distintos
tipos de sistemas de inyección (figura 12).
16
6.- SISTEMAS DE INYECCIÓN
Todos los tipos de inyección de combustible se componen básicamente de tres
sistemas principales.
Sistema de Aspiración o circuito de aire.
Sistema de Alimentación o circuito de gasolina.
Sistema de Control o adaptación de Mezcla.
6.1.- SISTEMA DE ASPIRACIÓN O CIRCUITO DE AIRE.
17
6.1.1.- MEDICIÓN DE AIRE ASPIRADO
Para regular el porcentaje de mezcla es necesario determinar previamente la
cantidad de aire (en masa) aspirado por el motor, para ello se han desarrollado
distintos métodos de medición:
Métodos directos.- Miden de forma directa la masa de aire aspirado
mediante:
o Caudalímetro de masa flotante.
o Caudalímetro de paletas.
o Caudalímetro de hilo o membrana caliente.
Métodos indirectos
Deducen la masa de aire basándose en la toma de distintos parámetros:
o Sistema Alfa-N.» Apertura de la mariposa.
o Régimen de giro del motor.
o Temperatura del aire aspirado.
o Sistema Speed-density.
o Presión en el colector de admisión.
o Régimen de giro del motor.
18
o Temperatura del aire aspirado.
6.2.- SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
6.2.1.- DEPÓSITO O TANQUE DE COMBUSTIBLE
El depósito de combustible es uno de los elementos que más ha evolucionado
últimamente no solo por su medida y forma que ahora permite alcanzar los 500
km. Sin pasar por la gasolinera o en diesel hasta los 1000 km.
La disposición interior también ha cambiado mucho más que todo por condiciones
de seguridad y sobre todo por el diseño y materiales empleados en su fabricación.
El tanque de combustible debe de ser estanco y debe de soportar una doble
sobrepresión de servicio (mínimo 0.03 Mpa. o 0.3 bares), esto para evitar fugas
incluso de vapores, el tanque de combustible debe de resistir la corrosión.
19
6.2.2.- BOMBA ELECTRICA DE COMBUSTIBLE
Con la aparición de los sistemas de inyección electrónicos en la década de los
ochenta, nacen las bombas eléctricas de gasolina, algunas instaladas en el
exterior del tanque y otras (actualmente la mayoría) sumergidas en el tanque de
gasolina.
Las bombas eléctricas trabajan normalmente con un voltaje que varía entre 12 y
13 voltios, suministrados al momento de pasar el interruptor de ignición a la
posición de encendido.
En ese momento comienza a girar el motor eléctrico, suministrando la presión
requerida por el sistema de combustible que puede variar desde 14,5 hasta 55
libras por pulgada cuadrada dependiendo del tipo de vehículo y el sistema de
inyección que utiliza.
6.2.3.- PREFILTRO
Para proteger a la bomba el pre filtro cuela el combustible antes de que pase por
ella, la durabilidad de la misma depende entonces de este dispositivo. Se
recomienda cambiarlo cada 30000 km (mínimo) o cuando se reemplace la bomba.
20
6.2.4.- FILTROS DE COMBUSTIBLE
Los filtros de combustible tienen que evitar el ingreso de partículas sólidas a los
inyectores y el motor. Los contaminantes vienen del surtidor, sus tanques, los
recipientes usados para
transportar el
combustible, el cuello
de su tanque y
corrosión del mismo
tanque. Los estudios
demuestran que más de
90% de los problemas
de inyectores son
causados por
combustible sucio.
El combustible puede
aparecer limpio al ojo,
porque no podemos ver
las partículas menores
de 40 micrones, pero si lo miramos con un microscopio podemos encontrar
partículas que taponarán los filtros o los inyectores si logran a pasar.
6.2.5.- REGULADOR DE PRESIÓN
Su misión es mantener un valor de presión estable en el circuito aun cuando el
consumo sea elevado o se observen valores irregulares en la presión
proporcionada por la electrobomba.
21
En cuanto la electrobomba se pone en marcha, el combustible pasa a llenar la
cámara de presión (1) gracias a su entrada por (2). El valor de esta presión está
calculado para que venza la presión que ejerce el muelle (3) que empuja una
membrana (4), con un plato central (5) que a su vez actúa sobre la válvula
principal (6).
La válvula principal al moverse la membrana por los efectos de la presión abre el
conducto (7) dejando una vía de descarga, entre (8 y 9), a la gasolina que
proviene del actuador y, en general, del distribuidor-dosificador. En este momento,
la presión general puede descender pero se autocorrige de inmediato por la
posición de la membrana (4) y de la válvula principal (6). Un tornillo de ajuste (10)
completa el equipo.
En el gráfico se representa los estados de presión que se producen en el
regulador. Mientras la electrobomba funciona tenemos un valor de presión descrito
por el punto (1) del gráfico. Cuando la electrobomba se para, la membrana cierra
inmediatamente el paso de la válvula principal (6), pero la presión desciende hasta
el punto (2) del gráfico. Acto seguido, al hacerse sensible esta pérdida de presión
en todo el circuito, el acumulador suelta el combustible retenido y, como
consecuencia de ello, la presión asciende hasta el punto (3) del gráfico,
ligeramente por debajo del valor de inyección que está representado por (4). De
esta forma y con el motor parado, el circuito se mantiene bajo presión.
22
6.2.6.- RIEL DE COMBUSTIBLE
El Riel tiene la misión de almacenar combustible a alta presión. Al hacerlo deben
amortiguarse mediante el volumen acumulado, oscilaciones de presión producidas
por el suministro de la bomba y la inyección.
La presión en el distribuidor de combustible común para todos los cilindros se
mantiene a un valor casi constante incluso al extraer grandes cantidades de
combustible. Con esto se asegura que permanezca constante la presión de
inyección al abrir el inyector.
6.2.7.- INYECTORES
Una de las piezas más importantes en el sistema de inyección de combustible es
el inyector. Este es el encargado de hacer que el combustible sea introducido en el
múltiple (colector) de admisión o dentro del cilindro según sea el caso. En los
motores diésel que llevaban inyección mecánica por bomba inyectora en línea, la
apertura del inyector era comandada por una leva y el cierre se hacía mediante un
23
resorte, la carrera de inyección era regulada por una cremallera que se mueve
según la posición del regulador de caudal, que depende del acelerador y del
régimen del motor.
En la actualidad se ha reemplazado el
sistema de leva - cremallera y se ha optado
por un sistema electrónico para poder abrir
más o menos tiempo y con más o menos
presión el inyector y así regular la cantidad
de combustible que ingresará en el cilindro.
En lugar de ellos se utiliza un solenoide que
al hacerle pasar una determinada cantidad
de corriente durante un tiempo controlado
generará un campo magnético el cual
moverá la aguja del inyector. Para regular la
cantidad de corriente que se manda al
solenoide distintos sensores toman
parámetros que son procesados en una
central computarizada y ésta es la que
calcula la cantidad de corriente eléctrica
enviada para poder mantener una relación
estequiométrica entre el aire/combustible (aproximada de 14,7 a 1 en motores de
gasolina).
En los motores diésel no hay proporción estequiométrica, siempre se trabaja con
exceso de aire (entre 20 a 1 y 50 a 1) ya que no hay mariposa y la potencia se
regula regulando el caudal, de modo proporcional al pedal acelerador y al régimen.
24
6.3.- SISTEMA DE CONTROL
6.3.1.- UNIDAD DE CONTROL DEL MOTOR (ECU)
La unidad de control de motor o ECU (sigla en inglés de engine control unit) es
una unidad de control electrónico que administra varios aspectos de la operación
de combustión interna del motor. Las unidades de control de motor más simples
sólo controlan la cantidad de combustible que es inyectado en cada cilindro en
cada ciclo de motor. Las más avanzadas controlan el punto de ignición, el tiempo
de apertura/cierre de las válvulas, el nivel de impulso mantenido por el
turbocompresor, y control de otros periféricos.
Las unidades de control de motor determinan la cantidad de combustible, el punto
de ignición y otros parámetros monitorizando el motor a través de sensores. Estos
incluyen: sensor MAP, sensor de posición del acelerador, sensor de temperatura
del aire, sensor de oxígeno y muchos otros. Frecuentemente esto se hace usando
un control repetitivo (como un controlador PID).
Antes de que las unidades de control de motor fuesen implantadas, la cantidad de
combustible por ciclo en un cilindro estaba determinada por un carburador o por
una bomba de inyección.
FUNCIONES
Control de la inyección de combustible
Para un motor con inyección de combustible, una ECU determinará la cantidad de
combustible que se inyecta basándose en un cierto número de parámetros. Si el
acelerador está presionado a fondo, el ECU abrirá ciertas entradas que harán que
la entrada de aire al motor sea mayor. La ECU inyectará más combustible según
la cantidad de aire y la presión de la gasolina que esté pasando al motor. Si el
motor no ha alcanzado la temperatura suficiente, la cantidad de combustible
inyectado será mayor (haciendo que la mezcla sea más rica hasta que el motor
esté caliente).
25
Control del tiempo de ignición
Un motor de ignición de chispa necesita para iniciar la combustión una chispa en
la cámara de combustión. Una ECU puede ajustar el tiempo exacto de la chispa
(llamado tiempo de ignición) para proveer una mejor potencia y un menor gasto de
combustible. Si la ECU detecta un picado de bielas en el motor, y "analiza" que
esto se debe a que el tiempo de ignición se está adelantando al momento de la
compresión, ralentizará (retardará) el tiempo en el que se produce la chispa para
prevenir la situación.
Una segunda, y más común causa que debe detectar este sistema es cuando el
motor gira a muy bajas revoluciones para el trabajo que se le está pidiendo al
coche. Este caso se resuelve impidiendo a los pistones moverse hasta que no se
haya producido la chispa, evitando así que el momento de la combustión se
produzca cuando los pistones ya han comenzado a expandir la cavidad.
Pero esto último sólo se aplica a vehículos con transmisión manual. La ECU en
vehículos de transmisión automática simplemente se encargará de reducir el
movimiento de la transmisión.
Control de la distribución de válvulas
Algunos motores poseen distribución de válvulas. En estos motores la ECU
controla el tiempo en el ciclo de motor en el que las válvulas se deben abrir. Las
válvulas se abren normalmente más tarde a mayores velocidades que a menores
velocidades. Esto puede optimizar el flujo de aire que entra en el cilindro,
incrementando la potencia evitando la mala combustión de combustible.
6.3.2.- SENSORES
Hay diversos diseños de sistemas de inyección de gasolina que utilizan diferentes
juegos de sensores para medir factores que influyen el proceso de inyección y
26
enviar su señal a la ECU, podemos poner como más comunes los siguientes
sensores:
Posición del cigüeñal (ckp)
Temperatura de refrigerante del motor
Velocidad del vehículo (vss)
Detonación (ks)
Posición del acelerador (tps)
Masa de aire (maf)
Árbol de levas
Presión
Oxígeno en los gases de escape
Las señales de estos sensores modifican el programa básico de la UPC a fin de
perfeccionar el tiempo de apertura del inyector y con ello ajustar exactamente la
preparación de la mezcla aire-gasolina.
6.3.2.1.- SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL
Este sensor reporta el número y secuencias de las ranuras hechas en el plato del
convertidor de torsión para que junto con el dato del sensor del árbol de levas
(CMP), la computadora ubique la posición del cilindro no. 1, y la generación de
chispa e inyección pueda ser sincronizada con el motor. Este sensor está
localizado atrás del motor del lado derecho.
6.3.2.2.- SENSOR DE TEMPERATURA DE REFRIGERANTE DEL MOTOR (ECT)
El sensor ECT responde a los cambios en la temperatura del refrigerante del
motor. Mediante la medición de la temperatura del refrigerante del motor, de esta
27
manera la ECU conoce la temperatura media del motor. El sensor ECT suele estar
situado en un paso el refrigerante antes del termostato. El ECT se conecta a la
terminal THW en el ECU.
El sensor de ECT es fundamental para muchas funciones de ECM, como la
inyección de combustible, tiempo de encendido, sincronización variable de
válvulas, cambios de transmisión, etc. Siempre verifique que el motor este
trabajando a la temperatura de funcionamiento normal y que el sensor ECT envíe
una señal precisa de temperatura a la ECM.
A pesar de estos sensores miden cosas distintas, todas operan de la misma
manera. De la señal de voltaje del sensor de temperatura, la PCM sabe la
temperatura. A medida que la temperatura del sensor se calienta, la señal de
tensión disminuye. La disminución de la tensión es causada por la disminución de
la resistencia. El cambio en la resistencia hace que la señal de tensión caiga.
El sensor de temperatura se conecta en serie a una resistencia de valor fijo. El
ECM suministra 5 voltios para el circuito y mide la variación de voltaje entre la
resistencia de valor fijo y el sensor de temperatura.
Cuando el sensor está frío, la resistencia del sensor es alta, y la señal de tensión
es alta. A medida que el sensor se calienta, la resistencia disminuye y disminuye
la tensión de la señal. De la señal de tensión, el ECM puede determinar la
temperatura del refrigerante, el aire de admisión, o de los gases de escape.
El cable a tierra de los sensores de temperatura está siempre a la ECU
generalmente en la terminal E2. Estos sensores se clasifican como termistores.
28
6.3.2.3.- SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHICULO
El sensor de velocidad del vehículo VSS (Vehicle Speed Sensor) es un captador
magnético, se encuentra montado en el transeje donde iba el cable del
velocímetro.
El VSS proporciona una señal de corriente alterna al ECM la cuál es interpretada
como velocidad del vehículo.
Este sensor es un generador de imán permanente montado en el transeje.
Al aumentar la velocidad del vehículo la frecuencia y el voltaje aumentan,
entonces el ECM convierte ese voltaje en Km/hr. El cual usa para sus cálculos.
Los Km/hr pueden leerse con el monitor OTC.
El VSS se encarga de informarle al ECM de la velocidad del vehículo para
controlar el velocímetro y el odómetro, el acople del embrague convertidor de
torsión (TCC) transmisiones automáticas, en algunos se utiliza como señal de
29
referencia de velocidad para el control de crucero y controlar el moto ventilador de
dos velocidades del radiador.
Tiene en su interior un imán giratorio que genera una onda senoidal de corriente
alterna directamente proporcional a la velocidad del vehículo.
Por cada vuelta del eje genera 8 ciclos, su resistencia debe ser de 190 a 240
Ohmios.
Con un voltímetro de corriente alterna se checa el voltaje de salida estando
desconectado y poniendo a girar una de las ruedas motrices a unas 40 millas por
hora.
El voltaje deberá ser 3.2 voltios.
6.3.2.4.- SENSOR DE DETONACIÓN. (KS)
Un sensor de pistoneo o detonación es un dispositivo piezo-eléctrico pequeño, que
junto con el PCM, identifica estas detonaciones. El PCM ante esta circunstancia
retrasara el encendido para evitar daños al motor.
La frecuencia de detonación (pistoneo) es aproximadamente 15 KHZ.
El punto óptimo en la cual la alta tensión (AT) enciende la mezcla aire/combustible
será momentos antes del PMS, pero a veces será inevitable que bajo ciertas
condiciones ocurra una detonación imprevista. Para medir esta señal se utilizara el
osciloscopio con un barrido horizontal de 50 ms por división y una amplitud de
tensión alterna pico a pico de 2V por división.
6.3.2.5.- SENSOR DE POSICIÓN DEL ACELERADOR. (TPS)
El sensor de posición del acelerador (TPS) es un potenciómetro (un tipo de
resistor variable) con una amplia variedad de modelos. La computadora suministra
30
voltaje y tierra al sensor. El sensor tiene una pieza de tipo rotativo o de tipo lineal y
si está montado en el motor la pieza viene acoplada al acelerador de manera que
se mueven juntos. El sensor envía una señal de voltaje a la computadora
indicando la posición del acelerador y la señal se incrementa cuando se abre el
acelerador.
La computadora usa la posición del acelerador para determinar el estado de
operación: neutro (acelerador cerrado), crucero (parcialmente en neutro) o
aceleración intensa (acelerador muy abierto) y entonces puede controlar
adecuadamente las mezclas de aire-combustible, avance del encendido, velocidad
en neutro, etc.
6.3.2.6.- SENSOR DE MASA DE AIRE. (MAF)
El sensor de maza de flujo de aire convierte la cantidad de aire qe entra al motor
en una señal de voltaje. El ECM tiene que saber el volumen de entrada de aire
para calcular la carga del motor. Esto es necesario para determinar la cantidad de
combustible a inyectar, cuando encender el cilindro, y cuando hacer el cambio de
marcha en la transmisión. El sensor de flujo de aire se encuentra directamente en
el flujo de aire de admisión, entre el filtro de aire y el cuerpo de aceleración donde
puede medir el aire de entrada.
Hay diferentes tipos de sensores de masa de flujo de aire. El medidor de paletas y
el de vortexr Karmen son dos de los tipos más antiguos de sensores de flujo de
aire y se pueden identificar por su forma. El tipo más reciente, y más común, es el
flujo de masa de aire (MAF) del sensor.
Sensor MAF – Tipo Alambre Caliente
31
Los principales componentes del sensor MAF son un termistor, un alambre de
platino caliente, y un circuito de control electrónico.
6.3.2.7.- SENSOR DE ÁRBOL DE LEVAS.
Este sensor lee las ranuras hechas en el engrane del eje de levas para que la
computadora identifique la posición de los cilindros y sincronice la activación
secuencial de los inyectores. La computadora utiliza los datos de los sensores
CKP y CMP para determinar la sincronización de la chispa y de los inyectores.
Este sensor está ubicado al frente del motor atrás de la tapa de tiempos.
El sensor CKP y CMP pueden tener 2 puntas (una señal de referencia REF y un
voltaje; la tierra es el cuerpo del sensor) o 3 puntas (una señal de referencia, el
voltaje y la tierra).
6.3.2.8.- SENSOR DE PRESIÓN.
Los sensores MAP y T-MAP miden la presión de aire en el colector de entrada,
detrás de la válvula del acelerador, para determinar la entrada de aire. Esta
información es muy importante para calcular el combustible que debe inyectarse y
32
garantizar una mezcla correcta. Por esta razón, la capacidad de medida dinámica
de este elemento de gestión del motor es crítica para reducir las remisiones.
6.3.2.9.- SENSOR DE OXÍGENO EN LOS GASES DE ESCAPE.
La sonda lambda (Sonda-λ), es un sensor que está situado en el conducto de
escape, inmediatamente antes del catalizador, de forma que puede medir la
concentración de oxígeno en los gases de escape antes de que sufran alguna
alteración. La medida del oxígeno es representativa del grado de riqueza de la
mezcla, magnitud que la sonda transforma en un valor de tensión y que comunica
a la unidad de control del motor.
La sonda en sí está constituida por una parte cerámica y unos electrodos de
Circonio o Titanio. Los gases de escape están en contacto con la sonda y esta
toma información de la proporción de oxígeno residual tras la combustión.
Esa información se transmite a la central de la inyección electrónica y así esta
central puede regular la cantidad de combustible que inyecta en el cilindro para
mantener la relación lo más próxima a 1/14,7 llamada relación estequiométrica.
La medición se basa en la cantidad de oxígeno restante en el gas evacuado por el
tubo de escape. La sonda lambda es uno de los sensores de corrección
principales en la electrónica de control, conocido como regulación de lambda para
la limpieza catalítica del gas emitido (popularmente denominado catalizador
regulado). El sensor se basa en dos principios diferentes para las mediciones: el
voltaje de un electrolito (sonda de Walther Nernst) y una variación de la resistencia
eléctrica de una resistencia de cerámica (sonda de resistencia).
Su campo principal de aplicación es el motor de combustión interna, de ciclo Otto
principalmente de inyección de combustible, pero también se usa para regular el
gas emitido por calderas de condensación y motores diésel.
33
La primera versión de la sonda lambda fue desarrollada en 1976 por la empresa
alemana Bosch y aplicada al Volvo 240.
7.- PRUEBAS Y MANTENIMIENTO
El sensor MAF se puede probar sin usar un Escáner. ¿Cómo? Con un multímetro
digital, un multímetro digital se puede usar para probar el sensor de flujo de aire
(MAF). La prueba es casi pero no exactamente la misma para todos los tipos de
sensores MAF.
La diferencia más grande entre los diferentes sensores MAF es la señal MAF que
sale del sensor hacia la computadora de la inyección electrónica. Esta señal
pudiera ser un voltaje analógico (entre 1 voltio a 5 voltios) o una señal en
frecuencia Hertz (hercios). Los dos tipos de señal MAF se pueden medir con un
multímetro digital.
Los síntomas más comunes de un sensor de flujo de aire que está fallando son:
1. Un código del sensor MAF en la computadora.
2. Código de mezcla pobre (lean) o mezcla rica (rich).
3. Tremenda falta de fuerza al acelerar el vehículo mientras el vehículo ya
está moviéndose en la calle.
4. Humo negro saliendo del escape.
5. El motor de vehículo corre disparejo en marcha mínima y o se apaga.
7.1.- Limpieza y Pruebas sobre Inyectores de Gasolina
El inyector de gasolina en su funcionamiento se encuentra normalmente cerrado,
pero al momento de recibir el pulso de inyección se abre permitiendo el paso del
combustible, normalmente son operados por una fuente de 12 voltios desde el
relevador de energía del control electrónico del motor (PCM) o desde el relevador
34
de la bomba de combustible. La señal de tierra es controlada por el PCM. En el
momento de diagnosticar o hacerle alguna prueba al inyector, no se le debe
aplicar voltaje positivo directamente de la batería (B+) a las terminales del
conector eléctrico ya que pueden dañarse internamente en cuestión de segundos.
Dependiendo de la calidad del combustible que se le ponga al vehículo es posible
que los inyectores requieran de mantenimiento en menos tiempo del estipulado
por el fabricante. Al momento de hacerle una limpieza a los inyectores debemos
tener en cuenta que debemos retirarle los componentes tales como los Orings, los
seguros y los prefiltros, utilizando la herramienta adecuada para tal finalidad,
después los llevamos a la tina de ultrasonido y los dejamos por un tiempo
determinado (10 min Máximo por cada ciclo). En este proceso al inyector se le
eliminaran todas las partículas contaminantes carbonizadas que se encuentran en
su interior devolviéndolos a sus condiciones normales de funcionamiento. Cuando
se deja mucho tiempo un vehículo sin utilizar o cuando lo utilizan únicamente a
gas natural es posible que se libere una especie de laca blanca que se origina por
la gasolina vieja que obstruye los inyectores de gasolina. En estos casos
programe en el equipo de limpieza varios ciclos de lavado (Lo suficiente en cada
caso que fuere necesario).
Después de haber culminado la limpieza por ultrasonido, los inyectores son
sometidos a ciertas pruebas que nos darán a conocer en qué estado se
encuentran y si han mejorado su funcionamiento. Estando colocados los
inyectores en el banco de pruebas, Una de las pruebas a realizar es observar si
hay fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector, para esto debe
contar con un banco de pruebas de inyectores en el cual coloca los inyectores
sobre el riel del banco (De la misma manera que van ensamblados sobre el auto)
y seleccionar la función de prueba de fugas, una vez inicie la prueba la maquina
pondrá presión sobre el inyector y lo mantendrá cerrado (Actuador Cerrado)
durante 1 minuto para comprobar si existen fugas sobre el inyector ( Cuando hay
fugas normalmente se crea humo blanco sobre el escape y además puede
presentar problemas al encender el vehículo en frio en las mañanas).Banco de
35
pruebasEn el banco de prueba hay funciones que nos permite regular la presión
ajustándola al valor existente en el vehículo de esa manera logramos verificar
que hay un buen sellado en el inyector. Así como aumentar o disminuir las RPM
de la prueba simulando en lo posible las condiciones reales de operación para
cada marca y modelo en especial.
Otra prueba a realizar es la de Atomización, esta prueba consiste en observar la
calidad del atomizado de cada inyector. En el tablero de mando del banco de
prueba existen opciones que nos permiten simular el funcionamiento de los
inyectores como si estuviesen en el motor, permitiéndonos una comprobación más
real. La última prueba a realizar es la de llenado, la cual consiste en medir la
cantidad de combustible que suministran los inyectores al motor, logrando
comprobar la eficiencia o exceso de inyección existente en cada uno, en un buen
banco de pruebas nos permite probar varios inyectores simultáneamente, esto nos
ayuda a hacer comparaciones más precisas entre ellos.
Riel de Inyectores Siempre que se haga mantenimiento o servicio al inyector de
gasolina asegúrese de cambiar el pre filtros y los O-ring del inyector por nuevos ya
que son de suma importancia en el buen funcionamiento del inyector. Si usted
nota que el pre filtro es diferente al estándar que normalmente traen los inyectores
en la mayoría de marcas tenga en cuenta ubicar primero el reemplazo antes de
retirarlo ya que al retirarlos no se pueden colocar de nuevo.
36
BIBLIOGRAFÍA
https://es.wikipedia.org/wiki/Inyecci%C3%B3n_de_combustible
http://www.aficionadosalamecanica.net/inyecci-gasoli-intro.htm
http://noticias.coches.com/consejos/inyeccion-del-combustible-que-es-y-cuales-
son-los-tipos-principales/148976
http://es.slideshare.net/HerberFlores/sensores-del-sistema-de-inyeccin-de-
combustible
http://www.sabelotodo.org/automovil/sensores.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Inyecci%C3%B3n_electr%C3%B3nica
http://html.rincondelvago.com/inyeccion-de-combustible.html
http://www.aficionadosalamecanica.net/inyecci-gasoli-intro.htm
37