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Elaboración de Libro de Texto con Prácticas de Laboratorio para la Asignatura de Autotrónica II

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Universidad Rafael Landivar Facultad de Ingeniería

Licenciatura en Ingeniería Mecánica

“ Elaboración de Libro de Texto con Practicas de Laboratorio para la Asignatura de Autotrónica II “

TESIS

Presentada al Honorable Consejo de la Facultad de

Ingeniería

Por:

Jaime Caballeros Mazariegos

Guatemala Noviembre del 2006


INDICE

MARCO I 1

INTRODUCCIÓN 2

MARCO II 4

JUSTIFICACIÓN: 5

OBJETIVOS 6

ALCANCES

LIMITES 7

MARCO III 8

MÉTODO

Sujetos

Instrumentos 9

Procedimiento 10

MARCO IV 11

1. Capítulo 1: Historia de los sistemas de Inyección de Gasolina 12 2. Capítulo 2: Principios Básicos de operación del motor de Gasolina 18

2.1. Ciclo de Operación del Motor de Gasolina 19 2.1.1.2.1. Etapa de Admisión 20 2.1.1.2.2. Etapa de Compresión y Encendido 21 2.1.1.2.3. Etapa de Combustión y Expansión. 2.1.1.2.4. Etapa de Escape 22

2.2. Mezcla Aire Combustible 23 2.3. Diferentes estados de operación del motor de gasolina

2.3.1.2.1. Arranque en frío. 2.3.1.2.2. Fase posterior al arranque. 25 2.3.1.2.3. Fase de calentamiento. 2.3.1.2.4. Ralentí y carga parcial. 2.3.1.2.5. Plena Carga. 2.3.1.2.6. Aceleración y retardo 26

3. Capítulo 3: Clasificación de los Sistemas de Inyección. 27 3.1. Según el lugar donde inyectan

3.1.1.2.1. Inyección Directa 28 3.1.1.2.2. Inyección Indirecta 29

3.1.1.2.2.1. Inyección Monopunto 30 3.1.1.2.2.2. Inyección Multipunto 32

3.2. Según las características de funcionamiento 3.2.1.2.1. Inyección Mecánica


3.2.1.2.2. Inyección Electromecánica 3.2.1.2.3. Inyección Electrónica. 35

3.3. Según como detectan la cantidad de aire que ingresa al sistema. 3.3.1.2.1. L-EFI 3.3.1.2.2. D-EFI 36

4. Capítulo 4: Alimentación del Combustible en los Sistemas de Inyección de Gasolina. 37

4.1. Bomba de Combustible 38 4.1.1. Tipos de Bombas de combustible

4.1.1.1. Bomba de Combustible de Rodillos 39 4.1.1.2. Bomba de combustible de Paletas 40 4.1.1.3. Bomba de combustible de Engranes. 4.1.1.4. Bomba de combustible rotativa de alta presión 41

4.2. Amortiguador de Pulsaciones 42 4.3. Filtro de Combustible 4.4. Regulador de Presión 43 4.5. Válvulas de Inyección de Combustible 44

4.5.1. Válvulas de Inyección para sistemas Monopunto 45 4.5.2. Válvulas de Inyección para sistemas Multipunto

4.5.2.1. Válvulas de Contrapresión. 4.5.2.2. Electroválvulas de inyección 46

4.5.3. Válvulas de Inyección de Arranque en frío. 47 4.5.4. Válvulas de Inyección directa. 49

5. Capítulo 5: Sistema de Admisión del Aire 50 5.5. Cuerpo del Obturador 52 5.6. Válvula de Aire Adicional

5.6.2. Control del régimen de ralentí mediante la válvula de aire adicional 53

5.7. Actúador Rotativo de ralentí. 5.7.2. Regulación del régimen de ralentí por medio del actuador rotativo

5.8. Cámara de Admisión del aire y Múltiple de Admisión. 55 6. Capítulo 6: Unidad Electrónica de Control 56

6.1. Partes fundamentales de una computadora 57 6.2. Sistema de control electrónico esquemático para el automóvil

6.2.1. Microcomputadora 6.2.2. Alimentación de voltaje 6.2.3. Interfase de Entrada 58 6.2.4. Interfase de Salida 59 6.2.5. Interfase de diagnostico

6.3. Principio de Operación de la ECU 6.4. Sistemas de comunicación en el automóvil 60 6.5. Memorias de la ECU

6.5.1. Memoria ROM 61 6.6. Sensores

6.6.1. Medición del Flujo aire 6.6.1.1. Caudalímetro de Mariposa 62 6.6.1.2. Caudalímetro de Hilo Caliente 65


6.6.1.3. Caudalímetro de Karman Vortex 66 6.6.1.4. Caudalímetro de Erizo 67

6.6.2. Medición de presión absoluta en el Múltiple de Admisión 6.6.2.1. Sensor de Presión de Voltaje Variable. 68 6.6.2.2. Sensor de Presión de Capacitancia Variable. 69 6.6.2.3. Sensor de Presión de Inductancia Variable. 70

6.6.3. Sensor de Temperatura del Aire Aspirado 71 6.6.4. Sensor de Temperatura del Agua 72 6.6.5. Sensores de Oxigeno 73

6.6.5.1. Sensor de Oxigeno de Tipo Voltaico 74 6.6.5.2. Sensor de Oxigeno de Tipo Resistivo

6.6.6. Sensor del Pedal del Acelerador 76 6.6.6.1. Tipo lineal 6.6.6.2. Tipo de elemento hall 77

6.6.7. Sensor de Velocidad del Vehículo 6.6.7.1. Sensor de velocidad de elemento de resistencia

magnética. (MRE) 78 6.6.7.2. Sensor de Velocidad de Tipo interruptor de láminas 79 6.6.7.3. Sensor de Velocidad de Tipo de acoplador ópticos 6.6.7.4. Sensor de velocidad de tipo de captación electromagnética

6.6.8. Sensor Piezoeléctrico. 80 6.6.9. Sensor de posición del árbol de levas. 82 6.6.10. Sensor de revoluciones por minuto del motor. 84

6.7. Actuadores y Controles de la ECU 6.7.1. Actuadores

6.7.1.1. Electrobomba de Combustible 85 6.7.1.2. Electroválvulas de Inyección 88 6.7.1.3. Motor Paso a Paso de la válvula de Mariposa 89

6.7.2. Control de la duración de la Inyección. 6.7.2.1. Enriquecimiento del arranque 90 6.7.2.2. Enriquecimiento de calentamiento 91 6.7.2.3. Corrección por retroalimentación de la relación de Aire-

Combustible 6.7.2.3.1. Control de retroalimentación utilizando el sensor de

oxígeno 92 6.7.2.4. Enriquecimiento de Aceleración 6.7.2.5. Corte de combustible 93

6.8. Diagnosis 94 6.8.1. Principio de diagnóstico 95 6.8.2. Función de la MIL 96

7. Capítulo 7: Sistema de Encendido 98 7.1. Componentes del sistema de encendido

7.1.1. Bobina 100 7.1.2. Bujías 101

7.2. Sistema de Encendido de Platinos 103 7.2.1. El ruptor 7.2.2. El distribuidor 104


7.3. Sistema de Encendido Electrónico 108 7.3.1. Sistema de Encendido electrónico con generador de impulsos de

inducción 109 7.3.2. Sistema de Encendido electrónico con generador de impulsos de

efecto hall. 112 7.4. Sistemas de Encendido sin distribuidor 114 7.5. Avance del encendido 119

7.5.1. Regulación de avance por medio de Regulador Centrífugo 120 7.5.2. Regulación de avance por medio de Regulador de Vacío. 121 7.5.3. Regulación de avance por medio de Sensor Piezoeléctrico. 124

8. Capítulo 8: Sistema de Control de Emisiones 125 8.1. Sistema de Recirculación de Gases de Escape (EGR) 126

8.1.1. Válvulas EGR 127 8.2. Sistema de Control de Emisiones del Combustible Evaporado (EVAP)

8.2.1. Tapón sellado del tanque 8.2.2. Tanque de combustible 8.2.3. Separador de Vapor 8.2.4. Electroválvula del Canister. 129

8.3. Convertidor Catalítico 130 8.4. Catalizador de tres vías. 131

9. Prácticas de Laboratorio 132 9.1. Practica : Bomba de Combustible y Medición del Caudal de

Combustible Inyectado 133 9.2. Practica : Sensor de Posición del la Mariposa 136 9.3. Práctica: Sensor de fase del motor 137 9.4. Práctica : Sensor de régimen de giro del motor 139 9.5. Práctica : Sensor de temperatura y presión del aire 141 9.6. Práctica: Sensor de Velocidad del Vehículo 145 9.7. Práctica: Sensor del pedal del acelerador 147 9.8. Práctica: Análisis de la señal de Inyección en Sistema Monopunto149 9.9. Práctica : Tiempos y señal de inyección en sistema multipunto. 151 9.10. Práctica : Señal de la Bobina en sistemas monopunto 156 9.11. Práctica : Señal de la Bobina en sistema multipunto 158 9.12. Práctica: Utilización del Tester de diagnosis Sistema Multipunto 160

MARCO V 167 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES 168 REFERENCIAS BIBLIOGÁFICAS 169 ANEXO 170


1

MARCO I


2

INTRODUCCIÓN

El aumento constante a los precios del petróleo y el alto grado de contaminación

ha obligado la constante innovación y aplicación de nuevas tecnologías en la

inyección de gasolina en los motores. La gasolina es un uno de los hidrocarburos

mas ligeros y con mayor rendimiento que se obtiene del petróleo por medio de la

destilación fraccionada.

La gasolina se utiliza en los motores de combustión interna desde hace

aproximadamente unos ciento veinte años cuando se fabrico el primer automóvil

alimentado por gasolina. Este automóvil fue diseñado por Karl Benz y marco el

inició de uno de los productos de uso diario mas importante del mundo. (De Castro

2001)

Desde el momento en que se introdujo el uso de la gasolina a los motores en los

automóviles se ha dado una búsqueda continua por innovar y mejorar los sistemas

que regulan la alimentación de combustible para el funcionamiento del motor. El

primer sistema que se utilizo a gran escala para esta tarea fue el carburador. El

cual utiliza el principio de Venturi, que consiste en crear una depresión por medio

de un flujo de aire a alta velocidad, para aspirar el combustible de un tanque y

poder llevarlo hacia los cilindros del motor donde se lleva a cabo la combustión de

la gasolina.

El carburador representa un elemento muy sencillo para su uso en los automóviles

sin embargo no permite obtener el mejor rendimiento del combustible junto con la

contaminación que esto produce. Estas desventajas de la carburación obligaron,

de cierta manera, la introducción de un sistema mas eficiente en la alimentación

del combustible y son los sistemas de inyección. (Bonnick 2001)


3

La inyección de combustible es un campo que ha tenido un gran desarrollo en los

últimos años. Con la inyección de combustible no solo se ha logrado reducir el

consumo de combustible por los automóviles, sino que también se ha logrado

obtener un mejor rendimiento del combustible en sí. Otra ventaja que los sistemas

de inyección han mostrado frente a la carburación es el menor grado de

emisiones nocivas al ambiente. La inyección de combustible se puede dividir a

grandes rasgos en inyección de gasolina y en inyección diesel.

La inyección de gasolina es un campo sumamente amplio ya que existen diversos

sistemas de inyección que operan de diversas maneras. Con el presente libro de

texto con prácticas de laboratorio se pretende que el estudiante obtenga los

conocimientos básicos y generales de la inyección de gasolina los cuales son

comunes a los diversos sistemas de inyección.


4

MARCO II


5

JUSTIFICACIÓN:

Actualmente en el Tecnológico de la Universidad Rafael Landivar se cuenta con

los mejores laboratorios de Guatemala en ciertas áreas tales como Autotrónica,

Mecatrónica, Maquinas Hidráulicas, Control de Procesos y Manufactura integrada

por Computadora. Sin embargo por el poco tiempo que lleva funcionando el

Tecnológico existen ciertos laboratorios en los cuales todavía no se ha logrado

utilizar al máximo el gran potencial que se tiene en ellos, un caso especifico es el

Laboratorio de Autotrónica el cual todavía no se ha adecuado en su mejor manera

a las asignaturas que dentro del él se imparten por lo cual no se han aprovechado

al máximo los equipos que en el existen.

Una de las asignaturas que se imparten en este laboratorio es la de Autotrónica II,

dentro de la misma se ven todos los temas relacionados con la inyección de

gasolina, así como todos los componentes necesarios para el correcto

funcionamiento de este sistema de inyección, que en la actualidad, es uno de los

mas utilizados en Guatemala, sino el más importante.

Para el desarrollo de esta asignatura los alumnos no cuentan con un libro de

teoría y un manual de practicas de laboratorio que complemente las clases

teóricas que se dan por medio de presentaciones así como las practicas que se

realizan en el laboratorio. El hecho de que los estudiantes no cuenten con estas

dos herramientas es una gran desventaja para ellos ya que no cuentan con un

material didáctico el cual les permita estudiar con anterioridad los temas que se

van a dar en la clase así como para consultas posteriores con respecto a lo que se

aprendió en dicho curso.

Para corregir este problema se desarrollo el presente libro de teoría en el cual se

explicarán detalladamente cada uno de los diferentes temas que se cubren en

Autotrónica II, con esto el alumno podría tener un material especifico de la clase

para consultas o dudas que tenga sobre el tema de Inyección de Gasolina.


6

En conjunto con un libro de teoría se desarrollara una manual de practicas con el

cual el estudiante tendrá una guía clara para realizar las practicas de laboratorio

las cuales se adecuaran con respecto al desarrollo de la parte teórica de la

asignatura. Este manual de prácticas permitiría a los estudiantes poder ir al

Laboratorio de Autotrónica a desarrollar las prácticas en un horario que tengan

libre y con ello se podría tener un mejor uso del mismo.

OBJETIVOS:

GENERAL

Mejorar el uso del Laboratorio de Autotrónica por medio de un libro de texto con

prácticas de laboratorio para la asignatura de autotrónica II permitiendo a los

alumnos poder realizar sus practicas de laboratorio a diferentes horarios y no solo

dentro de los periodos de clase.

ESPECÍFICOS

• Proveer a los estudiantes de Autotrónica II una herramienta

didáctica que complemente su aprendizaje teórico y practico

dentro del desarrollo de dicha asignatura así como para tener

material de consulta en el futuro.

• Permitir a los estudiantes de Autotrónica II poder desarrollar

las prácticas de laboratorio de una forma ordenada y clara.

• Adecuar cada una de las diferentes practicas que se pueden

realizar en el Laboratorio de Autotrónica del TEC de acuerdo

con el programa del curso de Autotrónica II.

• Lograr que los estudiantes de Autotrónica II puedan

desarrollar las practicas de laboratorio de manera individual

basándose únicamente en el manual.


7

ALCANCES:

El desarrollo de este proyecto permitirá utilizar al máximo y mejor el Laboratorio de

Autotrónica ya que los estudiantes tendrían la oportunidad de aprovechar su

práctica en el laboratorio de Autotrónica en diferentes horarios y se debe tomar en

cuenta que en algunas situaciones se utilizan aparatos de medición muy

delicados, los cuales deben ser utilizados con la supervisión del catedrático lo cual

limitaría hasta cierto punto la flexibilidad que se puede dar con la asistencia a

laboratorio.

LIMITES:

Dentro del laboratorio de autotrónica se cuenta con dos tableros de inyección de

gasolina, uno de ello de inyección multipunto y otro de inyección monopunto.

Estos tableros son una excelente representación de dos sistemas específicos sin

embargo en la inyección de gasolina existe un número muy grande de diferentes

sistemas de inyección por lo cual no se puede tener un estudio específico de cada

uno de ellos.

De los sistemas mas modernos de la inyección de gasolina no existe suficiente

información ya que las empresas que ha desarrollado el sistema deben proteger

sus diseños contra posibles imitaciones. Esto complica de sobremanera la

obtención de información técnica de los sistemas mas novedosos de la inyección.

Debido a que la Inyección de Gasolina no es un tema de mucho estudio en

Guatemala no se encuentran muchos libros al respecto, además de esto los libros

que existen están desactualizados. Por medio de internet se pueden encontrar

libros muy buenos sin embargo el costo de ellos es demasiado alto lo que

constituye un gran problema para su obtención.


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MARCO III


9

MÉTODO El presente libro se realizo para que los estudiantes tengan un material de apoyo

para el curso de Autotronica II. La organización del libro se realizo sobre la base

del programa de curso de la asignatura y así mismo se hicieron ciertas

modificaciones a dicho programa con el objetivo de que la clase tuviese una mejor

secuencia.

Sujetos

Para la elaboración del libro de texto fue necesario consultar diversas fuentes

bibliográficas tales como libros, manuales técnicos, folletos así como consultas a

diversos sitios web los cuales brindan información acerca de diversos

componentes. Asimismo, este tema en particular cuenta con bibliografía reducida

por la novedad del tema.

Instrumentos

Para las prácticas se utilizo el equipo que se menciona a continuación:

• Laboratorio de Autotrónica del la Universidad Rafael Landívar.

• Tablero TAT-1/EV, inyección monopunto de la marca Elettronica-Venetta

• Tablero TAT-2A/EV, inyección multipunto de la marca Elettronica-Venetta

• Tablero EB-605, Controles y Sensores del Motor de la marca Degem.

• Tablero EB-606, Sistema de Control de Emisiones de la marca Degem.

• Modulo para inserción de fallas en el automóvil de gasolina, marca Degem.


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Procedimiento

El presente trabajo de tesis fue desarrollado de acuerdo con la siguiente

metodología:

• Estructurar la temática que se utilizaría en la elaboración del libro de texto.

• Recopilar información sobre cada uno de los temas que se abordarían a lo

largo del libro.

• Desarrollar cada uno de los temas del curso en base a la información

recopilada.

• Evaluar el equipo en el cual se utilizaría para la elaboración de las

prácticas.

• Establecer que prácticas se pueden realizar en el tablero que estén acordes

al libro de texto.

• Definir las prácticas a realizar.

• Realizar las diversas prácticas paralelo a la elaboración del manual o guía

de cada una de las prácticas.

• Agrupar las prácticas según los temas a los que pertenecen.

• Establecer en que etapa o parte del libro de texto se debe desarrollar cada

una de las diversas prácticas.


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MARCO IV


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Capítulo 1: Historia de los sistemas de Inyección

de Gasolina


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1. Historia de los sistemas de Inyección de Gasolina

Uno de los mayores cambios que se ha dado en la historia de los automóviles es el desarrollo de nuevos sistemas para alimentar el combustible necesario para la combustión en el interior del motor. El sistema, hace algunos años, mas usual era el carburador el cual funcionaba por medio del principio de Venturi, este sistema se ha visto suplantado por un sistema mas moderno y confiable el cual consiste en inyectores los cuales como su nombre lo indica inyectan el combustible al cilindro para la combustión. El inicio de la inyección de combustible nos remonta unos 100 años atrás. En 1983 la fabrica Deutz fabricó bombas de émbolos para la inyección de combustible, en una producción en serie limitada. Poco tiempo después de esto se descubrió el uso del efecto de Venturi para el diseño del carburador lo cual ocasiono que la inyección de combustible fuera dejada en segundo plano. El objetivo principal del carburador es el conseguir la mezcla correcta aire- gasolina para la combustión dentro del motor dependiendo de las condiciones de funcionamiento del motor. El carburador basa su funcionamiento en el efecto de Venturi, este efecto consiste en una corriente de aire que pasa en el extremo de una tubería lo cual ocasiona una depresión en la tubería por medio de la cual se genera una succión que es aprovechada para arrastrar el combustible junto con el aire hacia el colector de admisión. En 1912 Bosch inició la investigación de bombas para la inyección de gasolina y en 1937 se comenzó a producir en serie el primer motor, con 1200 Hp, para aviones el cual utilizaba un sistema de inyección de combustible Bosch. El desarrollo de la inyección de combustible en el área de la aeronáutica se vio favorecida por el alto riesgo que suponían los carburadores para este campo sin embargo aún faltaba un largo camino por recorrer para poder introducir la inyección de combustible a los vehículos.


14

Para el año de 1951 por primera vez se instalo un sistema Bosch de inyección directa en un carro pequeño y tres años después, en 1954, se instalo una unidad de inyección Bosch en el automóvil deportivo 300 SL de Mercedes Benz. En los años siguientes se continúo con el desarrollo de las bombas de inyección de combustible. La inyección de combustible dio un gran paso en el año de 1967 en el cual se desarrollo el primer sistema de inyección electrónica, el D-Jetronic. En el sistema D-Jetronic el parámetro de funcionamiento mas importante era la presión absoluta en el colector de admisión, la “D” de este sistema es por la palabra “Druck”, que en alemán significa presión. En general los sistemas de inyección electrónicos tienen el mismo principio de funcionamiento. Estos sistemas reciben una serie de señales provenientes de sensores que se encuentran en ciertas partes del motor. Por medio de estas señales la Unidad Electrónica de Control puede determinar el estado del motor en un momento dado. Luego de analizar la señal de los sensores la Unidad Electrónica de Control determina la cantidad exacta de combustible que se debe inyectar.


15

Para 1976 apareció el sistema L-Jetronic el cual era controlado por el flujo de aire en el sistema que a su vez era monitoreado por una unidad electrónica de control. Junto con el sistema L-Jetronic surge el sistema K-Jetronic el cual era un sistema mecánico – hidráulico, en este sistema todo el control de la inyección del combustible se realizaba por medio movimientos mecánicos, lo cual eliminaba la necesidad de utilizar una Unidad Electrónica de Control. Ambos sistemas surgen ante la necesidad de ahorrar combustible debido a la crisis energética a nivel mundial.

La fabricación de sondas Lambda, para el control de emisiones de gas, inició en 1973 y para el año de 1979 se dio el ingreso de el sistema de inyección Motronic, Este sistema incorporaba el procesamiento digital de un gran número de funciones del motor. Este sistema combinó las características del L-Jetronic con un mapa electrónico para el control del encendido, el primer microprocesador aplicado a los automóviles. Para 1982 el sistema K-Jetronic se volvió un sistema disponible en diferentes tipos dentro de los cuales se encontraba el KE-Jetronic que incluía un sistema electrónico con una Sonda Lambda como sensor de Oxigeno. En el sistema KE-Jetronic también se cambio la forma de controlar la admisión del aire, para ello se incorporaron potenciómetros en ciertos mecanismos los cuales enviaban señales a la UEC para mantener un mejor control de la inyección del combustible.


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Debido al alto costo que tenían todos los sistemas antes mencionados se vio la necesidad de producir un sistema mas económico sin dejar de la lado la eficiencia, para resolver esto Bosch diseño el sistema Mono-Jetronic el cual era un sistema con un solo inyector el cual facilito la incorporación de la tecnología Jetronic a vehículos pequeños. En los sistemas de un solo inyector denominados “Monopunto” se diseño una Unidad Central de Inyección en la cual se encontraban la mayoría de los elementos para el control de la Inyección. Esto permitió que el sistema de inyección se volviera mas compacto que los anteriores. Los sistemas mas conocidos en este tipo son el sistema Mono- Jetronic y el sistema Mono-Motronic. Ambos sistemas cuentan con una Unidad Electrónica de Control la cual les permite tener un mejor control en la inyección del combustible.


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La inyección de combustible constituye un sistema mucho más eficiente que el carburador. Hoy en día el principal elemento de este sistema son los inyectores los cuales consisten en válvulas electromagnéticas que son reguladas electrónicamente, dicha regulación permite al inyector entregar una cantidad exacta de combustible para que se lleve a cabo la combustión dentro del cilindro. Para la alimentación de combustible a cada uno de los inyectores se utilizan una bomba de combustible la cual brinda una entrega de combustible constante hacia cada uno de los inyectores a una determinada presión y caudal. Los sistemas de inyección tienen una serie de ventajas respecto a los sistemas carburados, algunas de estas se mencionan a continuación:

La inyección nos brinda un menor consumo de combustible ya que dosifica exactamente el combustible necesario para la combustión evitando así perdidas de combustible por una sobre dosificación de combustible.

Por medio de la inyección se logra tener una relación de aire-combustible correcta lo cual nos garantiza una buena combustión reflejándose esto en una mayor potencia.

Al tenerse una relación de aire – combustible correcta se logra que los gases emitidos al ambiente tengan una menor contaminación.


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Capítulo 2: Principios Básicos de operación del

motor de Gasolina


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2. Principios Básicos de operación del motor de Gasolina

2.1. Ciclo de Operación del Motor de Gasolina

El funcionamiento del motor de gasolina tiene su fundamento teórico en el ciclo termodinámico de Otto, nombrado así en honor a Nicolás Augusto Otto quien en 1878 presento por primera vez un motor de gas a compresión de cuatro tiempos. En el ciclo de Otto la preparación de la mezcla aire combustible, que se explicará mas adelantre, se realiza afuera de la cámara de combustión. Esta mezcla es aspirada hacia adentro del cilindro donde se lleva a cabo la explosión. El ciclo de Otto se realiza en el interior del motor de manera continua y consiste en cuatro etapas por medio de las cuales el combustible entrega su energía interna para que sea convertida en energía mecánica para que sea utilizada en el automóvil. Las cuatro etapas que conforman este ciclo son:

Admisión. Compresión y encendido. Expansión. Escape.

El ciclo de Otto opera bajo las leyes de la termodinámica y este ciclo puede entenderse también mediante una gráfica de Presión – Volumen. En esta grafica se puede observar cada una de las cuatro etapas del ciclo.


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El combustible junto con el aire ingresan al cilindro por la válvula de admisión y los gases de escape salen por la válvula de escape, ambas válvulas se encuentran localizadas en la parte superior del cilindro. En el interior del cilindro se encuentra el pistón, este se mueve de manera intermitente hacia arriba y abajo dentro del cilindro. Al punto mas alto que alcanza el pistón se denomina Punto Muerto Superior mientras que el punto más bajo se denomina Punto Muerto Inferior. El espacio que se encuentra entre el cilindro y el pistón el Punto Muerto Superior, se denomina Volumen de Compresión. La carrera del pistón es la distancia que recorre del Punto Muerto Inferior al Punto Muerto Superior.

2.1.1. Etapa de Admisión En esta etapa el pistón se mueve del Punto Muerto Superior hacia el Punto Muerto Inferior, la válvula de admisión se encuentra abierta y la de escape cerrada. El incremento del volumen de la cámara de combustión por el desplazamiento del pistón crea un vacío que succiona el aire, por la válvula de admisión, hacia el interior del cilindro. El combustible entra junto con el aire en las proporciones correctas, estas se determinan por la cantidad de combustible inyectado. En el diagrama Presion – Volumen se puede observar como en la admisión se incrementa el volumen pero no se da ningún cambio en la presión ya que la válvula se encuentra abierta.


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2.1.2. Etapa de Compresión y Encendido

En el momento en que el pistón alcanza el PMI se cierra la válvula de admisión. Luego el pistón se mueve hacia el PMS, en esta carrera se comprime la mezcla aire-combustible lo cual ocasiona un incremento en la presión así como en la temperatura de la mezcla. La compresión del combustible empieza unos instantes después de que se alcanza el PMI debido al tiempo que tarda en cerrar la válvula de admisión. El encendido de la mezcla se de unos instantes antes de que el pistón alcance el PMS y la combustión de la mezcla finaliza instantes después de que el pistón alcanzo el PMS y su carrera es descendente. En la combustión se modifica la composición de los gases y se incrementa notablemente la temperatura y la presión dentro del cilindro.


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2.1.3. Etapa de Combustión y Expansión. En esta etapa se produce el trabajo útil del motor, el pistón es empujado hacia abajo debido a la alta presión que hay en el cilindro. El pistón se mueve del PMS al PMI y a lo largo de este recorrido la presión y temperatura van disminuyendo. Casi al final de la carrera de expansión se inicia la apertura de la válvula de escape, esto ocasiona un soplido debido a la presión que aun hay en el cilindro. El abrir la válvula de escape antes del final de la carrera de expansión reduce el trabajo obtenido sin embargo esto es necesario por el tiempo limitado que se tiene para el escape.

2.1.4. Etapa de Escape Esta es la última etapa de esta ciclo, cuando el pistón llega al PMI ya se ha dado el soplido. Sin embargo en el cilindro todavía existen gases residuales de la combustión, la presión en el sistema es muy cercana a la atmosférica. Con la válvula de escape todavía abierta el pistón se mueve del PMI al PMS con lo cual empuja hacia el exterior el resto de los gases de escape.


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2.2. Mezcla Aire Combustible La gasolina es un derivado del petroleo el cual es debidamente refinado, esta tiene un alto valor calórico, 10,500 kilocalorias por kilogramo, tiene una densidad media de 700 a 750 kilogramos por metro cúbico lo cual indica que es mucho mas lígero que el agua. La gasolina es un hidrocarburo y así como todos ellos, necesita de cierta cantidad de oxigeno para que puede llevarse a cabo una combustión completa. El oxigeno necesario para que pueda llevarse a cabo la combustión del combustible, en este caso gasolina, se encuentra en el aire, el cual ingresa hacia el cilindro por medio del múltiple de admisión. Para su correcto funcionamiento un motor de gasolina necesita una determinada relación de aire combustible, la relación de aire combustible para que ocurra una combustión completa es de 14.7:1. Esta relación es denominada estequiométrica, por lo que para 1 Kg de masa de combustible necesita 14.7 Kg de masa de aire para que puede darse una combustión completa de todo el combustible. Debido a que el motor tiene un estado de funcionamiento variable se hace necesario en muchos casos variar la relación de aire-combustible para lograr así un buen desempeño del motor. La relación aire-combustible puede variar entre límites que van de 12:1 hasta 18:1 por supuesto, esto depende de la variación que se produce en su régimen de giro y en la carga en un determinado momento. Debido a la variación que puede existir en la relación aire-combutible se ha designado el coeficiente de aire λ (Lambda) el cual nos indica la divergencia que puede existir entre la mezcla real de combustible y la mezcla teorica. Un valor de Lambda igual a uno nos indica que la relación aire-combustible es estequimetrica. Un valor de λ menor de uno indica que existe una falta de aire, a este tipo de mezcla se les denomina mezclas ricas por su mayor contenido de combustible. El rendimiento optimo de estas mezclas resulta con valores de 0.85 a 0.95. Dependiendo del estado del motor la falta de aire en la mezcla puede ocasionar que parte del combustible no se queme debido a la falta de oxigeno para que se lleve a cabo la combustión de todo el combustible afectando así el consumo de combustible ya que el combustible que no reacciono saldrá expulsado por el escape. Por el contrario un valor de λ mayor de uno indica que existe un exceso de aire en la mezcla lo cual produce un mezcla pobre en combustible. Este tipo de mezcla ocasiona que se tenga un menor consumo de combustible pero así mismo una entrega menor de potencia al motor. En los motores de combustión existe un “limite de funcionamiento pobre” el cual depende del diseño del motor, sin embargo en este límite la mezcla ya no tiende a la combustión ocasionando así


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fallos en la misma y también aumenta la irregularidad de la marcha del motor de manera considerable. En el caso especial de los motores con inyección directa el coeficiente de aire puede alcanzar valores esencialmente mayores con un limite de λ=4. Los motores de gasolina con inyección en el múltiple de admisión pueden alcanzar su máxima potencia con valores de λ entre 0.95 a 0.85; por otro lado pueden tener un consumo mínimo de combustible con valores de λ comprendidos en el rango de 1.1 a 1.2. El consumo específico de combustible va directamente ligado con la potencia entregada al motor y ambos dependen del coeficiente de aire. En la siguiente gráfica se puede observar la relación entre estos tres parámetros. Para la obtención de un consumo y una potencia optima han resultado favorables valores de coeficiente de aire entre 0.9 y 1.1.

En el funcionamiento del motor es de vital importancia mantener la relación de aire-combustible lo mas cercana posible a la estequiométrica, esto para el tratamiento catalítico que se da luego del escape. Dicho tratamiento es llevado a cabo por medio de un convertidor catalítico de tres vías y su principal objetivo es el reducir los gases nocivos al ambiente en el escape. Alguno de estos gases nocivo son el monóxido de carbono, resultante de una combustión incompleta; Oxidos nitrosos causados por la reacción del oxigeno sobrante de la combustión con el nitrógeno presente en el aire que ingresa al motor. Todos estos gases favorecen el


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efecto invernadero en la atmósfera terrestre y algunos de ellos dañan la capa de ozono.

2.3. Diferentes estados de operación del motor de gasolina Como se menciono anteriormente la demanda de combustible por el motor difiere en cada uno de los diferentes estados del motor ocasionando así que la mezcla en cada estado deba ser modificada. A continuación se describirán los principales estados que pueden darse en un motor de inyección de gasolina en el tubo de admisión.

2.3.1. Arranque en frío. En el arranque en frío del motor se da un empobrecimiento de la mezcla de aire-combustible lo cual se debe a la condensación de combustible en las paredes frías del tubo de admisión así como por el entremezclado insuficiente del aire aspirado con el combustible. Para compensar este efecto se hace necesario el aportar combustible adicional en el momento de arranque.

2.3.2. Fase posterior al arranque. Luego del arranque del motor se debe mantener por un corto periodo de tiempo un enriquecimiento con combustible adicional hasta que la temperatura en el interior del cilindro permita tener una mezcla mejor dentro del mismo. Una mezcla rica permite tener un mayor par en el motor con lo cual se hace mas fácil alcanzar el régimen de ralentí deseado.


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2.3.3. Fase de calentamiento. Luego de que el motor ha iniciado su funcionamiento se hace necesario una fase de calentamiento para elevar la temperatura del múltiple de admisión para evitar que el combustible se condense en los puntos donde la temperatura todavía es muy baja. Para llevar a cabo este calentamiento se da un enriquecimiento en le mezcla de combustible. Cuanto más baja sea la temperatura así será la preparación de la mezcla, en el tubo de admisión se produce una precipitación de combustible la cual únicamente se evaporará temperaturas mayores.

2.3.4. Ralentí y carga parcial. En este estado el motor se encuentra a un a temperatura de servicio y funciona a carga parcial con una relación aire combustible estequiométrica.

2.3.5. Plena Carga. Cuando se encuentra la mariposa completamente abierta puede ser necesario un enriquecimiento de la mezcla con lo cual se logra conseguir la potencia máxima posible. Sin embargo el enriquecimiento también es necesario para proteger contra sobrecalentamiento al motor o al sistema de depuración de gases de escape.

2.3.6. Aceleración y retardo La tendencia a la evaporación del combustible esta directamente relacionada con la presión existente en el tubo de admisión. Las rápidas variaciones en la apertura de la válvula de mariposa ocasionan a su vez un conjunto de variaciones en la presión del tubo de admisión lo cual causa la modificación de la película de combustible en la pared del tubo de admisión. En el momento de una fuerte aceleración se da un incremento en el grosor de la película en la pared lo cual ocasiona que la mezcla se empobrezca brevemente hasta que se estabiliza de nuevo la película que se forma en la pared. Por el contrario un retardo o desaceleración del motor conduce al enriquecimiento de la mezcla.


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Capítulo 3: Clasificación de los Sistemas de

Inyección.


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3. Clasificación de los sistemas de Inyección de Gasolina

En la actualidad existe un gran número de sistemas de inyección los cuales se diferencian entre ellos tanto por su forma de operación así como por la epoca en que fueron desarrollados. Todos los sistemas difieren entre ellos por ciertas partes y procesos dentro de los mismos, sin embargo se puede realizar una división muy general de los sistemas de inyección desde dos puntos de vista distintos, el primero de ellos es analizando el lugar en que se inyecta el combustible y el segundo es analizando la forma de operación que utiliza cada sistema de inyección. Otra clasificación que se puede realizar es identificando la manera en que determinan la cantidad de aire que entra al motor. En estas tres formas de división es posible catalogar a todos los sistemas de inyección, tanto antiguos como modernos.

3.1. Según el lugar donde inyectan Los sistemas de inyección nos brindan el combustible necesario para la combustión dentro del cilindro. El lugar donde se inyecta el combustible es de mucha importancia ya que este se debe mezclar con la cantidad de aire exacta de la mejor manera. La inyección del combustible se puede dar en dos lugares o formas. La primera forma de inyección es cuando el combustible se inyecta dentro del cilindro y es denominada inyección directa. La segunda forma que se tiene para inyectar el combustible es la inyección indirecta. En este tipo de inyección el combustible se inyecta en el múltiple de admisión donde se mezcla con el aire y luego ingresa al cilindro por medio de la válvula de admisión.

3.1.1. Inyección Directa Este sistema es el más novedoso y por medio de este el combustible se inyecta directamente dentro de la cámara de combustión. En este sistema los inyectores que se utilizan deben ser hechos de un material que sea resistente a las altas temperaturas que se generan dentro de la cámara de combustión. En este tipo de inyección se eliminan las perdidas de combustible y se mejora el rendimiento del motor, esto debido a que no existe condensación del combustible ya que no hay tubos de distribución. Este sistema de Inyección de gasolina utiliza presiones mucho mayores que los demás, aproximadamente de unos 120 bar. Esta presión se produce por medio de una bomba de alta presión y las válvulas de inyección son activadas de forma


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electromagnética con lo cual se logra controlar de una forma eficiente el inicio y la duración del tiempo de inyección.

En la figura anterior se puede observar el esquema general de un sistema de inyección directa. El circuito de admisión se refiere al recorrido del aire que ingresa a la cámara de combustión y el circuito de alimentación de combustible muestra un diagrama general del recorrido del combustible. En este sistema se tiene una válvula de inyección para cada cilindro del motor.

3.1.2. Inyección Indirecta En este tipo de inyección el combustible es inyectado en el colector de admisión donde se mezcla con el aire y luego entra al cilindro por medio de la válvula de admisión. Actualmente este sistema es el mas utilizado en la inyección de gasolina ya que, comparado con la inyección directa, puede controlarse de una forma mas fácil. Los sistemas de inyección indirecta permiten que el combustible se mezcle con el aire antes de entrar al cilindro, esto ocasiona que se den perdidas de combustible debido a la condensación de combustible que puede existir en las paredes del tubo del colector de admisión. La inyección indirecta se pude dar en cualquier punto del colector de admisión, actualmente se tienen dos formas o tipos de inyección indirecta los cuales se diferencian por el lugar donde se lleva a cabo la inyección que a su vez determina el número de inyectores necesarios para el motor.


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La inyección se puede dar justo antes de la válvula de mariposa, o similar, del sistema. En este caso se tiene un solo inyector para proveer el combustible a todos los cilindros, este tipo es denominado inyección monopunto. El segundo tipo de inyección indirecta se justo antes de la válvula de admisión de cada uno de los cilindros, en este sistema se tiene un inyector por cilindro y el sistema se denomina Multipunto.

3.1.2.1. Inyección Monopunto El sistema de inyección monopunto es un sistema que posee un solo inyector en el tubo principal de admisión por medio del cual provee el combustible necesario a cada uno de los diferentes cilindros del motor. Este sistema surgió de la necesidad de reducir los costos generados por el hecho de utilizar un inyector para cada uno de los cilindros en los sistemas multipunto.

El sistema monopunto tiene su fundamento básico en los sistemas carburados en los cuales el combustible es dosificado a todos los cilindros por el mismo carburador. Sin embargo con los sistemas multipunto se tiene un mejor control de la cantidad de combustible que se inyecta al motor. En este sistema el combustible es inyectado justo antes de la válvula de mariposa con una presión baja. La inyección de combustible en este sistema es constante ya que debe ir hacia todos los cilindros, este tipo de inyección se pude denominar como “Inyección continua” La cantidad de combustible que se inyecta al sistema este determinada por la unidad de control la cual recibe varios parámetros de operación del motor tales como:

• La cantidad de aire que ingresa al sistema. • La temperatura del motor. • La velocidad de giro del motor. • La posición de la válvula de mariposa.


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En base a todos los parámetros anteriores la unidad de control electrónico determina un tiempo de apertura del inyector con el cual se proporcionará la cantidad exacta de combustible para cada uno de los cilindros del motor. La centralita electrónica constituye uno de los elementos más importantes de un sistema

monopunto ya que ella es la encargada de interpretar toda la información del motor proveniente de todos los sensores del mismo. Luego de analizar la información la centralita se encarga de interpretar esos datos y con ellos controla el avance de encendido y la cantidad de combustible a inyectar en función de las siguientes variables:

• Presión absoluta en el colector de admisión. • Giros del motor • Temperatura del Motor. • Temperatura del aire. • Angulo de apertura de la válvula de mariposa. • Sonda Lambda.

Para el control de la cantidad de combustible a inyectar es necesario que la centralita regule o maneje ciertos componentes del mismo sistema tales como:

• El inyector. • Electrobomba. • Las bujías.

El elemento que diferencia a este sistema es la unidad central de inyección también llamada cuerpo de mariposa. En esta unidad se encuentra una serie dispositivos los cuales realizan una tarea específica para llevar el control de la inyección del combustible en el sistema.


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3.1.2.2. Inyección Multipunto En el sistema de inyección multipunto se tiene un inyector para cada uno de los cilindros, estos sistemas pueden ser de inyección directa o indirecta. En el caso de la inyección directa la mezcla se forma dentro del cilindro por lo cual es necesario que se de una buena pulverización del combustible al momento de inyectarlo. En el caso de que sea una inyección indirecta la mezcla se forma justo antes de la válvula de admisión de cada uno de los cilindros del motor.

El sistema de inyección tiene como principal objetivo el inyectar la cantidad correcta de combustible para conseguir que la mezcla aire combustible sea la correcta en todo el funcionamiento del motor así mismo realiza el cálculo del instante de encendido para que se pueda llevar a cabo la combustión dentro del cilindro. La UEC utiliza la velocidad del motor y la densidad del aire para determinar el tiempo de inyección así como el avance de encendido. Para estas mediciones y algunas otras que ayudan a determinar el tiempo de inyección se cuenta con una serie de sensores en el motor los cuales funcionan de maneras muy diferentes. Dentro de las condiciones de funcionamiento del motor que son necesarias para determinar el tiempo de inyección se encuentran:

• La temperatura del motor. • Velocidad de giro del motor. • Temperatura del aire. • Presencia de oxigeno. • Posición del acelerador. • Posición de la mariposa. • Picado del motor.

Para controlar cada una de estas condiciones durante todo el funcionamiento del motor se tienen diferentes tipos de sensores en el motor y cada uno de ellos funciona de manera muy distinta. Mas adelante se explicaran con detalle los principales sensores del motor.


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La UEC no solo controla el tiempo de inyección y el avance del encendido sino que también controla otros actuadores y parámetros resultantes de la combustión que se lleva a cabo dentro del motor tales como:

• Motor de apertura la válvula de mariposa. • Emisiones de escape por medio de la sonda de oxigeno. • Controla el ventilador de refrigeración. • Compresor del Aire Acondicionado. • Autodiagnóstico del Sistema

En los sistemas multipunto la inyección de combustible no se da de forma continua ya que el momento para realizar la inyección depende de la posición del cilindro. La inyección en los sistemas multipunto es intermitente y la centralita de mando ordena al inyector el momento de abrir y cerrar para realizar la inyección de una forma intermitente. Este tipo de inyección se subdivide en tres formas de inyección:

INYECCIÓN SECUENCIAL: En este tipo de inyección los inyectores funcionan de uno en uno en forma sincronizada y el combustible es inyectado en el cilindro con la válvula de admisión abierta.


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INYECCION SEMISECUENCIAL: En este caso los inyectores abren y cierran de dos en dos

INYECCION SIMULTANEA: En este tipo la inyección se produce

siempre en un punto determinado según la posición del pistón dentro del cilindro.

TABLA DE COMPARACIÓN DE LOS TIPOS DE INYECCIÓN SEGÚN NUMERO DE INYECCIONES.


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3.2. Según las características de funcionamiento Dentro del campo de inyección de gasolina en los automóviles existen varios sistemas los cuales difieren entre sí por diversos factores, Sin embargo dentro de estos sistemas se puede hacer un división de tres grupos basándose en la forma como son activados las distintos sistemas de inyección, esta división es la siguiente:

3.2.1. Inyección Mecánica

En este sistema de inyección la entrega de combustible en el colector de admisión o lo cilindros se regula por medio de señales mecánicas tal como lo puede ser la velocidad del aire de admisión, la presión de la gasolina, temperaturas de funcionamiento así como distintos mecanismos para controlar el caudal de aire y combustible. El sistema de inyección mas conocido de este tipo es el sistema K-Jetronic, el cual controla la inyección del combustible por medio de diferentes mecanismos así como por actuadores que funcionan por medio de principios físicos y térmicos.

3.2.2. Inyección Electromecánica En la inyección electromecánica se tiene el fundamento de la inyección mecánica sin embargo por medio de una unidad de control electrónico se logra un mayor registro de datos lo cual a su vez permite tener una serie extra de funciones adicionales las cuales son controladas electrónicamente, las cuales tienen como objetivo principal la adaptación mas exacta en el caudal de inyección en cada uno de los diferentes estados de funcionamiento del motor. Dentro de este tipo de inyección esta el sistema KE-Jetronic, el cual realiza los controles de operación del motor por medio de principios físicos tal como el K-Jetronic. Sin embargo en este sistema se incorpora una Unidad Electrónica de Control la cual analiza los datos de operación del motor y puede regular la inyección del combustible en base a los distintos parámetros de operación.

3.2.3. Inyección Electrónica. En estos sistemas se tiene un mayor control sobre la inyección del combustible ya que esta es controlada por medio de válvulas electromagnéticas, la cantidad de combustible que se inyecta hacia el motor depende del tiempo de apertura de la válvula. En la inyección electrónica se sustituyen muchos componentes que se utilizaban en los otros dos tipos de inyección, tal es el caso de los medidores de caudal que se basaban en el principio de cuerpos flotantes, ya que en esta se utiliza un control puramente electrónico. Dentro de esta inyección se encuentra un mayor número de sistemas tales como el L-Jetronic y sus evoluciones, Motronic y sus evoluciones, Mono-Jetronic, Mono-Motronic, entre tantos.


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3.3. Según como detectan la cantidad de aire que ingresa al sistema.

Para medir la cantidad de aire que esta ingresando al motor existen dos métodos, el primero de ellos es determinar el volumen de aire que ingresa al motor y el segundo es determinando el cambio de presión en el colector de admisión debido al flujo del aire.

3.3.1. L-EFI

Son de tipo de control de flujo de aire, se denominan EFI por su significado en ingles “Electronic Fuel Injection” (Inyección Electrónica de Combustible). Este tipo de sistema utiliza un caudalímetro de aire para detectar la cantidad de aire que ingresa al motor por medio del colector de admisión. Existen dos métodos de detección, el primero de ellos detecta el volumen y por medio de correcciones de temperatura determina la masa de aire. El segundo método mide directamente la masa de aire.

3.3.2. D-EFI

Este tipo de sistema determina la masa de aire por medio de la densidad del mismo. La densidad se obtiene en relación a la presión que se mide en el colector de admisión.


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Capítulo 4: Alimentación del Combustible en los Sistemas de Inyección de Gasolina.


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4. Alimentación del Combustible en los Sistemas de Inyección de Gasolina

La parte medular de un sistema de inyección de gasolina se encuentra en la alimentación de combustible. El sistema de alimentación de combustible esta constituido por diversos componentes los cuales realizan un trabajo especifico cada uno, dichos componentes varían en los diversos sistemas de inyección. En este capítulo se mencionaran los elementos comunes a todos los sistemas de inyección y las diferentes versiones que existen para los diversos sistemas.

4.1. Bomba de Combustible La bomba de combustible se encuentra localizada en el deposito de combustible, su principal función es la de proveer el combustible necesario para la operación del motor. La bomba de combustible funciona por medio de corriente directa. Los sistemas de inyección deben mantener cierta presión para su correcto funcionamiento y el valor de presión varía dependiendo del sistema, en el caso de los sistemas de inyección monopunto la presión debe ser de 1- 2 bar; para los sistemas multipunto la presión esta en el orden de los 5 bar.


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4.1.1. Tipos de Bombas de combustible

Existen diversos tipos de bombas de combustible las cuales difieren en su forma de operación así como de la presión que pueden generar y el caudal que pueden proveer. La mayoría de las bombas se pueden utilizar en cualquier sistema de inyección, en esta parte se verán los principales tipos de bombas de combustible que existen.

4.1.1.1. Bomba de Combustible de Rodillos Es una bomba de tipo centrífugo de rodillos activada por medio de un motor eléctrico. El motor de la electrobomba cuenta con un inducido cuyo bobinado recoge la corriente desde su colector a través de las escobillas. Unas masas polares establecen las líneas magnéticas necesarias para producir el movimiento rotatorio del inducido. La bomba consta de una válvula de retención la cual se abre únicamente cuando la ha adquirido un cierto grado de presión el cual se debe mantener ligeramente por encima de la que debe existir en el sistema. Media vez se ha alcanzado esta presión la válvula de retención permanece abierta. La bomba de combustible consiste en una cámara excéntrica de un juego de cinco rodillos los cuales se mantienen junto a la pared de la interna de la bomba debido a la fuerza centrífuga que se produce por el giro de la bomba. El combustible sin presión ingresa a la bomba y llena toda la cámara interior de la bomba. Luego el combustible es impulsado, en el espacio entre el rotor, la pared de la bomba y dos rodillos. En este impulso el combustible comienza a tomar presión debido a que el volumen de la cámara disminuye de manera progresiva durante el desplazamiento del rotor.


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Este sistema original permite algunas ventajas considerables, por un lado se encuentra la mayor facilidad de construcción que posee este diseño de electrobomba ya que en el mismo no se hace necesaria la utilización de juntas o retenes los cuales se pueden dañar con el tiempo, por otro lado se tiene una excelente refrigeración de la bomba ya que el combustible esta circulando dentro de la misma de manera constante y con un buen caudal durante funcionamiento de la bomba. La electrobomba funciona únicamente cuando el motor de arranque esta conectado o cuando el motor esta ya funcionando. Si el motor se detiene sin cortar el contacto la bomba detiene su funcionamiento para evitar accidentes. Un aspecto importante es que la electrobomba esta diseñada para proveer un caudal de combustible abundante por encima de las necesidades máximas, esto se realiza para que nunca se pierda presión cuando el consumo de combustible por el motor es el máximo posible. Debido al exceso de combustible en el sistema se hace necesario contar con un buen circuito de retorno por medio del cual se este regresando el combustible sobrante hacia el deposito de combustible.

4.1.1.2. Bomba de combustible de Paletas Este tipo de bomba esta compuesto por un rotor excéntrico que se encuentra colocado dentro de una carcaza. El rotor tiene unas ranuras donde van colocadas unas paletas móviles. Cuando el rotor gira, la fuerza centrifuga ocasiona que las paletas sean impulsadas hacia fuera y se mantengan junto a la carcaza. Debido a que el anillo y el rotor no son concéntricos, las cámaras van aumentando de tamaño, creando un vacío parcial que aspira fluido por el orificio de entrada. Cuando pasan por el centro, estas cámaras van disminuyendo de tamaño, impulsando el fluido hacia a salida. El desplazamiento de la bomba depende de la anchura del anillo y del rotor y de la distancia que la paleta puede extenderse desde la superficie del rotor a la del anillo.


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4.1.1.3. Bomba de combustible de Engranes.

Esta bomba consiste en dos engranes acoplados los cuales giran en sentidos opuestos. Esta bomba funciona a contrapresión, esto significa que la presión se genera en el lado de impulsión debido al flujo continuo y la presión no aumenta dentro de la bomba como en el caso de la de rodillos.

Los elementos constructivos esenciales son dos ruedas dentadas que giran en sentido opuesto y que engranan mutuamente, transportando el combustible en los huecos entre dientes, desde el lado de aspiración al lado de impulsión. La linea de contacto de las ruedas dentadas realiza la separación entre el lado de aspiración y el lado de impulsión, e impide que el combustible pueda fluir hacia atrás.

El caudal de suministro es proporcional al número de revoluciones del motor. Por este motivo, la regulación del caudal, se realiza bien por regulación de estrangulación en el lado de aspiración, o bien por una válvula de descarga en el lado de impulsión. La bomba de combustible de engranajes funciona exenta de mantenimiento.

4.1.1.4. Bomba de combustible rotativa de alta presión Este tipo de bomba se utiliza específicamente en los sistemas de inyección directa de gasolina. Es una bomba que esta compuesta con una leva unida al eje de rotación. Esta leva mueve tres émbolos los cuales bombean el combustible hacia


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todo el sistema. Este tipo de bomba no es tan común en los sistemas de inyección de gasolina debido a que el sistema de inyección directa no se ha desarrollado como los demás. Las bombas rotativas son utilizadas también en los sistemas de inyección Diesel de Common Rail. La bomba es accionada por el motor, a través de acoplamiento, rueda dentada, cadena o correa dentada. La bomba se lubrica con combustible. Según el espacio de montaje, la válvula reguladora de presión esta adosada directamente a la bomba de alta presión o se instala por separado al eje de accionamiento con la leva excéntrica mueve los tres émbolos de bomba hacia arriba y hacia abajo, en correspondencia con la forma de la leva. Estos émbolos están desfasados entre si 120º. Con tres carreras de suministro por cada vuelta resultan pares máximos de accionamiento reducidos y una solicitud uniforme del accionamiento de la bomba.

4.2. Amortiguador de Pulsaciones

El principal objetivo de este componente del sistema es proporcionar una acción amortiguadora de los impulsos ocasionados por la bomba de combustible. Este amortiguador dividido en dos partes de las cuales una contiene un muelle o resorte y la otra acumula el combustible. Al momento de aumentar la presión del sistema debido al funcionamiento de la bomba de combustible la cámara de acumulación de combustible aumenta su presión ocasionando así que la membrana de separación se curve hasta el tope comprimiendo con esto el resorte o muelle. Al momento de reducir la presión en la cámara de acumulación el resorte nuevamente se alarga manteniendo con ello la misma presión en la cámara de acumulación pero ahora con un volumen menor.


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4.3. Filtro de Combustible Este filtro se basa en el diseño clásico de filtros de gasolina y sus características principales son los pequeños poros que tiene los cuales son de alrededor de 10 micras con lo que pueden recoger todas las impurezas que pudieran perjudicar al inyector. Así mismo el filtro esta provisto de un tamiz muy espeso el cual sirve para recoger las posibles partículas de papel que se pudieran desprender del papel. Es importante que el filtro se coloque de manera correcta, siguiendo las flechas ya que de no hacerlo, se pueden ocasionar daños muy grandes al sistema si algún trozo de papel se desprende e ingresa al flujo del circuito.

4.4. Regulador de Presión El principal objetivo de este componente del sistema es mantener una presión constante en el interior del circuito. Como se menciono anteriormente la presión en los sistemas Monopunto debe mantenerse entre 1-2 bar mientras que en los sistemas Multipunto esta alrededor de los 5 bar, por ello es que la función del regulador de presión en este sistema es de vital importancia.

En los sistemas monopunto el regulador se encuentra localizado en la misma unidad central de inyección. En el momento en que la electrobomba se pone en marcha, comienza a proporcionar caudal y presión al circuito y alimenta la electroválvula de inyección en primer lugar. Luego de esto el combustible es dirigido hacia la cámara del regulador en la cual el combustible se encuentra con un diafragma impulsado por un resorte el cual ejerce una fuerza contraria. Este resorte mantiene cerrado el orificio de retorno, si la electroválvula de inyección se encuentra cerrada la presión en el regulador aumenta lo que ocasiona que se abra el conducto el cual permite el

retorno del combustible hacia el tanque.


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En los sistemas multipunto, la contrapresión hidráulica sobre el émbolo de mando es exactamente igual a la presión en el sistema. La presión de mando en el sistema debe mantenerse con exactitud ya que una variación en la misma influiría directamente sobre la relación aire-combustible. El aumento de presión, al momento de que inicia el bombeo de combustible, ocasiona un desplazamiento en la membrana del regulador de presión. En un principio, el cuerpo de válvula desplazable sigue la membrana, empujado por el muelle antagonista que esta colocado arriba de la misma. Tras una carrera corta , el cuerpo de la válvula choca con un tope fijo con lo cual comienza la función del regulador de presión. El caudal de combustible de retorno de distribuidor-dosificador puede regresar , junto con el caudal regulación limitadora a través del asiento de estanqueidad que se encuentra abierto. En el momento en que se detiene el motor y se desconecta la bomba de combustible, la presión del sistema comienza a disminuir. La reducción en la presión permite que la membrana del regulador regrese a su posición original así como el cuerpo de la válvula, con esto se cierra el retorno hacia el deposito de combustible.

4.5. Válvulas de Inyección de Combustible

La parte final del sistema de alimentación del combustible esta constituida por las válvulas de inyección. Estas válvulas de inyección, también llamadas inyectores, pueden estar localizadas en diferentes puntos del motor dependiendo del tipo de sistema de inyección al que pertenezcan. Las válvulas de inyección varían en su construcción dependiendo del sistema al que pertenezca, a continuación se verán los tipos principales de válvulas de inyección que existen.


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4.5.1. Válvulas de Inyección para sistemas Monopunto La válvula de inyección para los sistemas Monopunto se encuentran localizadas antes de la válvula de mariposa. Estas válvulas disponen de una circulación constante del combustible en su interior con el objetivo de refrigerar la válvula y con ello tener un mejor rendimiento en el arranque. El combustible entra y sale después de recorrer el interior del cuerpo de la válvula forzado a realizar un circuito anular alrededor del interior de la válvula. La bobina recibe los impulsos eléctricos procedentes de la UEC por medio de la conexión eléctrica. Por medio de estos impulsos se crea un campo magnético el cual determina la posición del núcleo del inyector, este ultimo vence la presión del muelle el cual a su vez presiona sobre la válvula de bola que impide que la gasolina salga de su circuito. En el momento en que la presión sobre el muelle se reduce debido al crecimiento del campo magnético en la bobina la válvula de bola es abierta por la misma presión del combustible y este sale pulverizado a través de la tobera. Este es el momento en el cual se produce la inyección. En la figura siguiente se muestra el instante en el cual se da la inyección, se puede observar claramente como se encuentra levantada la válvula de bola lo cual permite la salida del combustible.


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4.5.2. Válvulas de Inyección para sistemas Multipunto Dentro de los desarrollos que se han dado en los sistemas de inyección multipunto, esta el de las válvulas de inyección. En un inicio los sistemas multipunto utilizaban válvulas de inyección mecánicas mientras que en la actualidad estas son manejadas de forma electrónica. Sin embargo el objetivo de los dos tipos de válvula es el mismo.

4.5.2.1. Válvulas de Contrapresión. El combustible que sale de el dosificador es enviado hacia los inyectores por medio de los cuales se inyecta en los distintos conductos de admisión justos antes de las válvulas de admisión de los cilindros del motor. Con el objetivo de evitar que en los conductos de los inyectores se generen burbujas de vapor debidas a la evaporación del mismo los inyectores se encuentran aislados. Los inyectores en la punta contienen una válvula la cual funciona a contrapresión por lo que en el momento en que se sobrepasa la presión establecida en la válvula del inyector, que puede ser de 3.3 bar, la válvula se abre dando paso a la inyección la cual se mantiene mientras la presión sea mayor que la establecida. En el momento en que la presión de combustible en el inyector desciende el resorte de la válvula cierra el inyector evitando así que continúe la inyección hacia los conductos de admisión.

4.5.2.2. Electroválvulas de inyección

Esta electroválvula consiste en un cuerpo de válvula que contiene la aguja del inyector con un inducido magnético superpuesto. En el cuerpo de la válvula se encuentra colocado un devanado conductor. Cuando este devanado no esta excitado un muelle mantiene la aguja contra su asiento. Cuando se excita el devanado se crea un campo magnético lo cual levanta la aguja unos 0.1mm de su


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asiento permitiendo así la salida del combustible por la alta presión que se encuentra en el sistema. El tiempo de apertura de los inyectores oscila entre 1 mseg y 1.5 mseg.

El combustible debe ser inyectado en un ángulo determinado para evitar que este impacte con las paredes del tubo de admisión y así evitar las perdidas por condensación.

4.5.3. Válvulas de Inyección de Arranque en frío. Al momento de que un motor arranca en frío el mismo necesita que se inyecte más combustible para compensar todas las perdidas que se dan por condensación en las paredes del cilindro y los tubos de admisión que se encuentran a bajas temperaturas. Con el objetivo de compensar estas perdidas se ha colocado un


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inyector extra en el colector de admisión el cual inyecta combustible adicional en la fase de arranque en frío. El inyector de arranque en frío se abre por medio de un electroimán alojado en su interior, el cual a su vez es controlado por un interruptor térmico temporizado que limita el tiempo de inyección de la válvula de arranque en frío. Con el objetivo de regular el tiempo de inyección el interruptor térmico cuenta con un elemento caldeable el cual, al momento de funcionar el motor de arranque, se activa y comienza a calentar una tira bimetal la cual se dobla debido al calor, la cual funciona como un contactor normalmente cerrado y al doblarse se abre cortando así la corriente que llega al inyector.


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4.5.4. Válvulas de Inyección directa. En la inyección directa de combustible se utilizan electroválvulas de inyección, al igual que en la inyección multipunto. En el momento en que se activa la bobina del inyector se crea un campo magnético que atrae a la aguja del inyector dejando así libre el paso para dar lugar a la inyección del combustible. Las válvulas de inyección directa puede inyectar de dos formas diferentes, como un chorro compacto o en forma de cono. Estas válvulas poseen en la punto una lámina la cual determina la forma en que se inyectará el combustible.


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Capítulo 5: Sistema de Admisión del Aire


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5. Sistema de Admisión del aire en los Sistemas de Inyección de Gasolina

La admisión de aire en el motor juega un papel sumamente importante ya que este aire es mezclará con el combustible para que se pueda llevar a cabo la combustión. Para el correcto funcionamiento del motor es necesario que el aire que ingrese tenga tanto una cantidad como una calidad determinada. El sistema de inducción de aire consta de varias partes las cuales guían el aire hacia cada uno de los cilindros.

El aire proveniente del filtro de aire pasa a través del medidor de flujo y abre la placa de inducción antes de dirigirse la cámara de admisión de aire. El volumen de aire que ingresa al motor este determinado por la apertura de la válvula del mariposa u obturador. Desde la cámara de admisión el aire se distribuye hacia el múltiple de admisión y en este se dirige hacia cada uno de los cilindros del motor. Cuando el motor esta frio es necesaria mas cantidad de aire en el motor, para esto se cuenta con una entrada de aire en “By-pass” con el obturador. La válvula de


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aire adicional ha sido sustituida por actuador rotativo de ralentí el cual tiene la misma función.

5.1. Cuerpo del Obturador El cuerpo del obturador consiste de la válvula del obturador, esta válvula controla el volumen de aire de admisión durante la etapa normal del motor. En el eje de la válvula del obturador se encuentra un sensor que determina la posición y el ángulo de apertura de la válvula del obturador.

El cuerpo del obturador cuenta con un pequeño pasaje de desvío de aire por el cual pasa una pequeña cantidad de aire cuando la válvula del obturador esta totalmente cerrada. El flujo de aire que circula en este pasaje se puede regular por medio del “Tornillo de ajuste del Ralentí”. Este tornillo aumenta o disminuye la sección transversal del conducto de aire con lo cual se permite un flujo mayor o menor de aire respectivamente.


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5.2. Válvula de Aire Adicional

Debido a que en un motor que se encuentra frío existen resistencias ocasionadas por el rozamiento de la mezcla aire-combustible se hace necesario aumentar el caudal de la mezcla con el objetivo de contrarrestar estas pérdidas logrando así tener un régimen de ralentí estable. Esta válvula de aire adicional permite aumentar el caudal de aire que ingresa al motor mientras el acelerador continúa en posición de ralentí. La válvula de aire adicional funciona por medio de una tira bimetálica la cual regula la sección de apertura del conducto de la válvula. En el momento en que el motor se arranca en frío esta tira bimetálica permite que la sección de paso del conducto quede libre mientras el motor comienza a calentarse la sección de paso va reduciéndose hasta cerrarse. Junto con la tira bimetálica se encuentra una resistencia eléctrica la cual se conecta cuando se arranca el motor, con ello se logra controlar el tiempo de apertura.

5.2.1. Control del régimen de ralentí mediante la válvula de aire adicional

Para conseguir una marcha estable en ralentí con motor frío, se debe aumentar el régimen de revoluciones en ralentí. La válvula de aire adicional se encuentra conectada en by-pass con la válvula de mariposa y aporta el aire adicional necesario en función de la temperatura del motor. La válvula de aire adicional consiste en un diafragma perforado el cual es accionado por una lámina bimetal. La apertura de este diafragma es función de la temperatura, de manera que, al arrancar en frio se deja libre una sección mayor para el paso del aire y este va disminuyendo a medida que aumenta la temperatura del motor hasta que se cierra completamente.


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5.3. Actúador Rotativo de ralentí.

El actuador rotativo no solo sustituye a la válvula de aire adicional sino que también regula el llenado en ralentí. La UEC suministra al actuador rotativo una señal de acuerdo a la temperatura del motor así como del régimen del mismo. El actuador posee un accionamiento rotativo que consiste en una bobina y un circuito magnético y tiene un ángulo de giro de 60°. El eje del inducido tiene una corredera fijada a él la cual abre el conducto de aire en bypass con lo cual se ajusta el régimen de ralentí necesario. El devanado de la bobina se excita por medio de una corriente continua que ocasiona un par que se opone al muelle de reposición, por lo tanto la apertura del conducto depende estrictamente de la intensidad de la corriente que recibe la bobina.

5.3.1. Regulación del régimen de ralentí por medio del actuador rotativo

La magnitud mas adecuada para la regulación del régimen de ralentí es el caudal de aire, el actuador rotativo de ralentí sustituye a la válvula de aire adicional y su función es en esencia la misma. El actuador abre un conducto en bypass con la válvula de mariposa, la apertura de este conducto es medida y causa una variación en el caudal de combustible inyectado.


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5.4. Cámara de Admisión del aire y Múltiple de Admisión.

El aire que ingresa al motor es aspirado internamente hacia los cilindros, esta aspiración provoca una serie de pulsaciones en la admisión de aire. Estas pulsaciones ocasionan, a su vez, vibraciones en la placa de medición del medidor de flujo. El objetivo principal de la cámara de admisión de aire es amortiguar estas pulsaciones en el flujo de aire. Inmediatamente después de la cámara de admisión se encuentra el múltiple de admisión el cual distribuye el aire a cada uno de los cilindros de manera uniforme. La cámara de admisión de aire y el múltiple de admisión se pueden encontrar integrados en una sola pieza o pueden encontrarse de manera separada.


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Capítulo 6: Unidad Electrónica de Control


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6. Unidad Electrónica de Control En los automóviles modernos la Unidad Electrónica de Control constituye el elemento más importante para la correcta operación y control del automóvil. La implementación de la electrónica en los automóviles fue un paso muy grande para mejorar el rendimiento de estos. Las computadoras han permitido la producción de automóviles con una mayor eficiencia en el consumo de combustible. La Unidad Electrónica de Control es una pequeña computadora que, básicamente, funciona de la misma manera como lo hace cualquier otro sistema computarizado. En este capitulo se explicara de manera muy amplia los componentes y el funcionamiento de la ECU.

6.1. Partes fundamentales de una computadora Las computadoras, según su nivel de operación, tienen diferentes parte o elementos, sin embargo existen partes comunes a todas ellas dentro de las cuales se encuentran:

Unidad Central de Procesos (CPU, Central Process Unit) Elementos de Entradas y Salidas (I/O, Input and Output devices) Memoria. Programa Reloj.

El procesamiento de datos es una de las funciones principales que realizan las computadoras. En términos computacionales, los datos son la representación de hecho o ideas que de una manera especial pueden ser utilizados por una


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computadora. Las interfases de entrada y salida de las computadoras permiten a estas el recibir e identificar señales de entrada y producir las señales de salida necesarias. El procesamiento se refiere al movimiento y manipulación que se realiza con los datos y esta controlado por el reloj. La memoria de la computadora se utiliza para almacenar el programa principal de operación y para almacenar temporalmente datos mientras se trabaja en ellos. La memoria de la computadora se puede dividir en dos tipos según su funcionamiento. La primera es la memoria de solo lectura, ROM (Read Only Memory), en donde se encuentra localizado el programa de operación para la computadora. Esta consiste en un circuito electrónico que genera ciertas señales para señales de entrada predeterminadas. Las memorias ROM tiene gran capacidad de almacenamiento. El otro tipo de memoria que tienen las computadoras es la memora RAM, en esta memoria se almacenan temporalmente todos los datos referentes al funcionamiento del motor mientras son analizados por la memoria ROM.

6.2. Sistema de control electrónico esquemático para el automóvil

Para poder llevar el control de los datos de operación que son enviados por los sensores y poder enviar las señales respectivas a los diferentes actuadores, la ECU tiene en su interior una serie de componentes electrónicos. Cada uno de estos componentes tiene una función especifica para permitir el correcto funcionamiento de la ECU como conjunto.

6.2.1. Microcomputadora

Consiste en un microcontrolador de de 8 bytes. En el lenguaje de computadoras un byte puede ser un 0 ó 1. El circuito integrado del microcontrolador tiene una memoria ROM de 2048 bytes y una memoria RAM de 64 bytes.

6.2.2. Alimentación de voltaje La alimentación de voltaje consiste en un circuito que es alimentado por la batería del automóvil y luego este es provee un voltaje de 5 V, al microcontrolador. El alimentador de voltaje también contiene una protección contra subidas o bajas de voltaje. Cuando se da una disminución en el voltaje de alimentación este se compensa por medio de un capacitor.

6.2.3. Interfase de Entrada Este elemento contiene todos los circuitos electrónicos que proveen la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de los sensores que están conectados


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a esta misma interfase. Algunas de estas entradas son de tipo análogo y deben ser transformadas a digitales para que la ECU las pueda interpretar.

6.2.4. Interfase de Salida

Consiste en una serie de transistores los cuales son activados o desactivados electrónicamente. Estos transistores operan las electroválvulas que se encuentran en los diferentes actuadores del motor, por ejemplo los inyectores

Composición Interna de la Unidad Electrónica de Control.


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6.2.5. Interfase de diagnostico

Esta interfase consiste en un circuito que activa una lámpara indicadora cuando se produce un mal funcionamiento en algun lugar del motor. En algunos casos se utiliza también para conectar el kit de diagnostico.

6.3. Principio de Operación de la ECU

La operación de la ECU basa su funcionamiento en todas las señales que son enviadas de los sensores que se encuentran en el automóvil. La ECU compara los datos recibidos con valores establecidos que se encuentran almacenados en el programa de de la memoria ROM. Con esta comparación determina que señales debe enviar a los diversos actuadores para realizar los cambios necesarios en el funcionamiento del motor. En la memoria ROM se encuentran almacenados un conjunto de puntos de operación del motor. Estos puntos de operación del motor se utilizan como referencias para realizar los cambios al motor. En el momento en que la microcomputadora detecte señales de los sensores fuera del rango establecido el sistema de detección de fallas se activa para indicar la falla de un elemento. El código de la falla se almacena en la memoria RAM para su uso posterior en el diagnostico de fallas. Los códigos de las fallas son de gran importancia para el mantenimiento y servicio del automóvil, ya que en base a ellos se puede determinar el procedimiento a seguir para la corrección de la falla que ocasiono ese código.

6.4. Sistemas de comunicación en el automóvil El principal objetivo que tiene el sistema de comunicación en el automóvil es reducir el número de conexiones físicas que se deben dar entre el motor y la ECU. Por ejemplo la medición de un sensor se puede utilizar para dos propósitos u operaciones totalmente diferentes. El automóvil tiene diferentes áreas donde se utilizan sistemas de comunicación para mejorar su rendimiento, ejemplo de estos son los sistemas de iluminación, transmisión, etc. Cada sistema tiene distintas velocidades de transferencia de datos dependiendo de su importancia en la operación del motor. La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) ha separado los sistemas en tres clases:

Clase A: Baja Velocidad de transferencia de datos, hasta un máximo de 10,000 bits/s. Se utiliza para el cableado eléctrico exterior.

Clase B: Velocidad de transferencia de datos media; va de 10,000 bits/seg

hasta 125,000 bits/seg. Se utiliza para el control de la velocidad del motor, la instrumentación, el control de emisiones, por ejemplo.


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Clase C: Transferencia de datos de alta velocidad o tiempo real: 125,000

bits/seg hasta 1,000,000 bits/seg. Se utiliza para los sistemas de control de operación del motor como control de estabilidad, sistema de frenos ABS, etc.

6.5. Memorias de la ECU

Como se vio anteriormente las computadoras tienen dos tipos de memoria en la que se pueden almacenara diversos tipos de información. Estos dos tipos son la memoria ROM y la RAM. En esta parte se vera con mas detalle ambos tipos de memoria así como las subdivisiones de ellas.

6.5.1. Memoria ROM Estas memorias son del tipo de solo lectura, en ella se encuentra almacenado el programa que controla todo el sistema. En los automóviles se utilizan diversos tipos de memorias ROM. Las memorias ROM se encuentran de varias formas, normalmente el programa principal de la memoria no puede ser cambiado una vez se ha configurado. Sin embargo existe otro tipo de memorias ROM las cuales se utilizan en los automóviles.

Dentro de los diversos tipos de memorias ROM que hay se encuentran las siguientes:

PROM, memorias ROM programables. Este tipo de memoria puede ser modificada, para ello tiene ciertos fusibles los cuales se pueden desconectar para cambiar la programación.

EPROM, memorias ROM eléctricamente programables. Son memorias que tiene circuitos que utilizan un mecanismo de carga eléctrica que mantiene la memoria “viva” aun cuando se retira la alimentación principal. Este tipo de memoria se puede borrar al ser expuesta a una luz ultravioleta


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6.6. Sensores Para el control de la operación del motor la ECU analiza diversas señales que son enviadas a la misma por un conjunto de sensores localizados en diversas partes del motor. Los sensores miden diversos parámetros de operación del motor y cada uno de ellos utiliza diferentes principios físicos o químicos para llevar a cabo la medición. En esta parte se verán los principales sensores que existen en el automóvil y como inciden en su funcionamiento.

6.6.1. Medición del Flujo aire

Una de las propiedades que se debe determinar es el volumen de aire que esta ingresando al motor, en base a este se puede determinar la cantidad de combustible que se debe inyectar para que la combustión se pueda dar de manera correcta. Existen diversas formas de medir el caudal de aire que entra al motor así como diversos elementos para realizar esta tarea tan importante.

6.6.1.1. Caudalímetro de Mariposa

Como su nombre lo indica la función del caudalímetro es medir el caudal de aire que ingresa al interior del colector de admisión. Este caudalímetro esta provisto de un conducto en su interior por el cual puede circular el aire sin embargo este debe vencer la resistencia de una mariposa-sonda la cual se abre mas o menos dependiendo el volumen de aire que debe ingresar al sistema. Este caudalímetro no permite la entrada de aire extra al motor media vez ha entrado la cantidad de aire necesario para el motor.


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En la figura anterior se puede ver un esquema con los principales componentes de la mariposa-sonda. Se puede observar que la mariposa-sonda esta pivoteada en un eje central y la misma dispone de una chapaleta de compensación que se mueve en una cámara de compensación con el objetivo de disminuir las pulsaciones. El aire proveniente del filtro entra a la válvula según la cantidad de este la mariposa se desplaza mas o menos de manera proporcional. En el esquema de la mariposa-sonda se puede observar que se cuenta con un potenciómetro situado abajo del eje de pivote, este potenciómetro proporciona la posición de la mariposa-sonda por medio de señales eléctricas las cuales son enviadas hacia la unidad electrónica de control. Cuando el motor se encuentra en estado de ralentí la mariposa-sonda se encuentra totalmente cerrada, para permitir el correcto funcionamiento del motor esta válvula cuenta con un conducto by-pass el cual interrumpe el funcionamiento de la mariposa-sonda. Este conducto se puede regular por medio de un tornillo de estrangulamiento. La mariposa-sonda se encuentra dentro de una carcaza fija dentro de la cual existe un ambiente muy seco. Esta válvula consta con una placa cerámica la cual posee un conjunto de contactos y 14 resistencias las cuales tienen valores muy exactos los cuales han sido ajustados por medio de rayos laser. La exactitud en el valor de estas resistencias es necesario ya que ella proporcionan los datos para determinar la dosificación de combustible. En la figura siguiente se muestra el esquema electrico del potenciometro. La rampa(1) intercala, con respecto a la posición del cursor (2), la serie de resistencias que van de R1 a R12, de alto valor óhmico. La corriente de la batería


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tiene una tensión (Ub) entre el borne de entrada y de salida. La corriente atraviesa las resistencias R14 y R13 y, por el borne B, se pone en contacto con el cursor.

En la posición indicada por la figura, la corriente solamente ha de atravesar la resistencia R1, por lo que su salida hacia la ECU tiene un valor de tensión relativamente alto. Mientras el cursor se desplaza hacia la izquierda se activan ms resistencia lo que ocasiona que la tensión de salida tenga un valor cada vez menor. Estos valores de voltaje son interpretados por la ECU la cual determina el tiempo de apertura del electroinyector del sistema.

El caudalímetro se encuentra entre el filtro procedente de la toma de aire de la atmósfera y el conducto de plástico que traslada el aire al colector de admisión. Debido a que la temperatura del aire es otro dato importante para el funcionamiento del sistema ya que el aire cambia su densidad a diferentes temperaturas; el sistema cuenta con una termistancia que controla la temperatura del aire. Este dato junto con los anteriores determina la corriente final de apertura del inyector la cual determinará la perfecta dosificación en cada momento.


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6.6.1.2. Caudalímetro de Hilo Caliente

Este es otro sistema que se utiliza para medir el caudal de aire que ingresa en el colector de admisión. Consiste en un hilo de platino muy fino por el cual circula una corriente eléctrica muy precisa y de manera constante lo cual mantiene caliente a dicho hilo. Cuando el aire pasa a travez de este hilo, el mismo se enfría dependiendo de la masa de aire que haya ingresado y la temperatura de esta. El cambio en la temperatura del hilo ocasiona un cambio en su resistencia electrica lo cual a su vez produce un cambio en la corriente electrica. Este cambio de corriente es interpretada por la ECU y esta determina la cantidad exacta de combustible a dosificar para el correcto funcionamiento del motor en sus diferentes estados.

1.-Conexiones eléctricas. 2.-Circuito electrónico de control. 3.-Conducto. 4.- Anillo. 5.- Hilo caliente. 6.- Resistencia de compensación térmica. 7.- Rejilla. 8.- Cuerpo principal. Despiece de un caudalimetro de hilo caliente.

Debido a la sencillez de este sistema y que el mismo no posee movimientos ni uniones mecánicas tiene una vida útil mucho mayor y sin averías. Posee también ciertas ventajas las cuales mejoran considerablemente el rendimiento del sistema en determinadas condiciones de uso. La velocidad de medición del caudal de aire es mucho mas rápida en el sistema de hilo caliente que en el sistema de mariposa-sonda, lo que permite tener una dosificación más adecuada respecto a la cantidad de aire que ingresa al sistema.


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Ya que este caudalímetro únicamente es un hilo lo que se interpone en el paso del aire la caída de presión del mismo es mucho menor en este sistema. Otra ventaja de este sistema es que el cambio de densidad del aire debido a la altura sobre el nivel del mar se corrige automáticamente en este sistema ya que el aire frio siempre es mas denso que el aire caliente y como la densidad se mide, en este caso, por la temperatura se compensa esta situación. Como se muestra en la ilustración, la corriente fluye hacia el hilo caliente lo que lo calienta. Cuando el aire fluye alrededor del hilo, éste se enfría en función de la masa de aire de entrada. Si se controla la temperatura del hilo caliente para mantener la temperatura del hilo caliente constante, dicha corriente será proporcional a la masa del aire de entrada. La masa de aire de entrada se puede medir detectando dicha corriente. En el caso de caudalímetros de tipo de hilo caliente, esta corriente se convierte a un voltaje que a continuación se envía a la ECU del motor desde el terminal VG.

6.6.1.3. Caudalímetro de Karman Vortex Este tipo de caudalímetro detecta el volumen de aire de entrada por un medio óptico. En medio del flujo uniforme de aire se coloca un pilar que se denomina “generador de remolino”. El remolino que se genera es denominado remolino de Karman, la frecuencia de este remolino es proporcional a la velocidad del flujo de aire y el volumen de aire que ingresa al sistema se puede determinar utilizando la velocidad y el area del caudalímetro.


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Los remolinos se detectan sometiendo la superficie de una lámina fina de metal (denominada "espejo") a la presión de los remolinos y detectando ópticamente las vibraciones del espejo mediante un acoplador óptico (un LED combinado con un transistor óptico). La señal del volumen de entrada (KS) es una señal de impulsos como la que se muestra en la ilustración. Cuando el volumen de aire de entrada es pequeño, esta señal tiene una baja frecuencia. Cuando el volumen de aire de entrada es elevado, esta señal tiene una alta frecuencia.

6.6.1.4. Caudalímetro de Erizo

En los sistemas monopunto más moderno se ha dispuesto un sistema calentador del colector en forma de erizo mediante el cual también se controla la cantidad de aire que entra en el interior del motor y la ECU puede determinar la riqueza de la mezcla con la cantidad de combustible que se inyecta hacia el sistema. El principio de funcionamiento de este caudalímetro es exactamente el mismo que el de hilo caliente, sin embargo el sistema de erizo resulta mucho mas sencillo y barato que el sistema de hilo caliente que se describió anteriormente por lo que se ha utilizado mucho en los últimos sistemas Mono-Jetronic.


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6.6.2. Medición de presión absoluta en el Múltiple de Admisión

La presión del aire o de la mezcla aire-combustible en el tubo de admisión varia de acuerdo con la carga del motor. La presión en el interior del tubo de admisión es conocida como presión absoluta y brinda una buena guía para determinar la carga del motor. La medición de esta presión juega un papel muy importante en la operación del encendido digital. Existen tres tipos de sensores de Presión Absoluta los cuales utilizan diversos principios para la medición de la presión: Sensor de presión absoluta de Voltaje Variable, Sensor de Inductancia Variable y Sensor de Capacitancia Variable.

6.6.2.1. Sensor de Presión de Voltaje Variable.

En el interior de este sensor se encentra una membrana la cual de un lado tiene presente el vacío absoluto como referencia mientras que del otro lado de la membrana actúa directamente la depresión que se genera en el tubo de admisión. En el elemento sensible del sensor se encuentra serigrafiado un puente de Wheatstone en una membrana de material cerámico.

Cuando se producen variaciones en la presión del colector de admisión se deflecta membrana divisora. Esta deflexión ocasiona que se de una alteración en las resistencias del puente de Wheatstone. Este sensor tiene una alimentación de 5 V directamente de la ECU y cuando se da un cambio en los valores de las resistencias se tiene un cambio en la salida de voltaje generada por el sensor. Los diferentes valores de voltaje de salida enviados por el sensor indican un valor dado de presión del colector de admisión.


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El tamaño y la composición química de las resistencias del puente son controlados con mucha precisión durante su proceso de manufactura. Cuando se flexiona la membrana las resistencias sufren un cambio en su tamaño físico lo que ocasiona un cambio en el valor de su resistencia

6.6.2.2. Sensor de Presión de Capacitancia Variable. Este tipo de sensor consiste en una capsula que se encuentra al vacío, esta capsula tiene en cada uno de sus lados interiores un disco metálico. Esta capsula esta localizada dentro de una cámara que tiene conexión con el colector de admisión. El cambio de presión en el colector de admisión ocasión que cambie la presión dentro de la cámara del sensor. El aumento de presión en la cámara provoca un cambio en la distancia que existe entre los discos metálicos de la capsula. A su vez, este cambio en la distancia provoca un cambio en la capacitancia del sensor, la ECU determina este cambio en la capacitancia y por medio de él determina la presión en el colector de admisión y puede determinar la masa de aire que esta ingresando al motor.


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6.6.2.3. Sensor de Presión de Inductancia Variable. El sensor de Presión de inductancia variable opera bajo el principio de que la inductancia en una bobina se altera con la variación de la posición de un cilindro de metal colocado en el centro de la bobina. Este sensor esta divido en dos secciones, la primera sección consiste en un cilindro de hierro que esta colocado dentro de una bobina. El cilindro esta conectado físicamente a un diafragma que divide las secciones del sensor. La otra sección de sensor esta conectada al colector de admisión, se tiene un muelle el cual esta unido al diafragma.


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La variación en la presión del colector de admisión aumenta o disminuye la fuerza de succión que actúa sobre el diafragma, lo que ocasiona un movimiento del mismo. El movimiento del diafragma se transmite hacia el cilindro variando así la inductancia. La bobina del sensor forma parte de un circuito electrónico que esta diseñado para que los cambios en la onda cuadrada de salida sean representaciones significativas de la presión en el colector de admisión.

6.6.3. Sensor de Temperatura del Aire Aspirado Para determinar la cantidad combustible a inyectar se debe conocer exactamente la cantidad de aire, tanto masa como volumen, que esta ingresando al motor. Para determinar el volumen se utilizan los caudalímetros que se estudiaron antes. La masa de aire que ingresa al motor se puede determinar por medio de las leyes de los gases. Junto con el volumen del gas entrante se necesita la temperatura para poder determinar su masa. La medición de la temperatura del aire se realiza por medio de un termistor localizado en el colector de admisión

El sensor de temperatura se localiza en el colector de admisión en la entrada del aire. Un elemento comúnmente para realizar mediciones de la temperatura es el termistor el cual utiliza el concepto del Coeficiente Negativo de Temperatura, NTC. La mayoría de los conductores eléctricos tienen un coeficiente positivo de temperatura, esto significa que mientras mayor temperatura tiene el conductor mayor es la resistencia eléctrica del mismo. Por el contrario, el Termistor disminuye su resistencia a medida que aumenta su temperatura. Esto significa que el flujo de corriente por el Termistor puede se utilizado para determinar la temperatura. En la grafica siguiente se puede observar la relación que existe entre temperatura y resistencia. El sensor de temperatura del aire provee la ECU información importante para determinar la cantidad necesaria de combustible a inyectar para mantener la relación aire combustible dentro de los parámetros establecidos. Para


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cada valor de temperatura se tiene un valor específico de resistencia eléctrica que debe tener el sensor.

El resistor incorporado en la ECU del motor y el termistor en el sensor están conectados en serie en el circuito eléctrico de forma que el voltaje de la señal detectado por la ECU del motor cambia de acuerdo con los cambios en la resistencia del termistor. Cuando la temperatura del aire de entrada es baja, la resistencia del termistor es elevada, lo que crea un alto voltaje en las señale THA.

6.6.4. Sensor de Temperatura del Agua

El sensor de temperatura del agua tiene exactamente el mismo principio de operación del sensor de temperatura de aire. El sensor de temperatura de agua mide la temperatura del refrigerante del motor. Cuando la temperatura del refrigerante es baja, se debe aumentar el ralentí. Para esto se debe aumentar la duración de la inyección, el ángulo del encendido debe reducirse. Esto se realiza para mejorar el calentamiento del motor. Por este motivo, el sensor de temperatura de agua es indispensable para el sistema de mando del motor.


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6.6.5. Sensores de Oxigeno

Para lograr que el catalizador de gases de escape opere de manera correcta la relación aire-combustible debe mantenerse cercana a 15:1, en masa. El sensor de oxigeno de los gases de escape es el encargado de asistir a la Unidad Electrónica de Control para mantener dicha relación entre los parámetros establecidos. El sensor de gases de escape monitorea constantemente la cantidad de oxigeno y por lo tanto mantiene también un control sobre la relación aire-combustible en el múltiple de admisión ya que el porcentaje de oxigeno en los gases de escape es una medida certera de la mezcla que entra al motor. En la siguiente gráfica se muestra la relación que existe entre el contenido de oxigeno en los gases de escape y la relación aire combustible de la mezcla que ingresa al motor. La cantidad de oxigeno detectada por el sensor de oxigeno es enviada a la ECU para que esta determine la cantidad correcta de combustible a inyectar para asegurar que la relación Aire-Combustible este dentro de los parámetros establecidos. Si se tiene una mezcla rica la relación lambda será menor que 1, en el caso de que la mezcla sea pobre la relación lambda será mayor que 1. Una relación lambda igual a 1 indica que la combustión se da correctamente.

Mezcla Estequiométrica

Relación Aire-Combustible

Mezcla Rica Mezcla Pobre

Porcentaje de oxigeno en gases de escape


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Actualmente hay dos tipos de sensores de oxigeno, uno de ellos opera por el principio de una celda voltaica y el otro basa su funcionamiento en el cambio de resistencia eléctrica de un material en respuesta a la presencia de oxigeno.

6.6.5.1. Sensor de Oxigeno de Tipo Voltaico

El sensor de oxigeno de tipo voltaico, o de Zirconio, opera sobre la base de la diferencia de presión existente entre la presión parcial del oxigeno en la atmósfera y en los gases de escape. Al nivel del mar el aire contiene aproximadamente 21% de oxigeno en peso, y esto da una presión parcial aproximada de 0.2 bar. El contenido de oxigeno en los gases de escape varia de cero, en una mezcla rica, a un 10%, en una mezcla pobre. Por lo tanto la presión parcial del oxigeno en los gases de escape varia de 0 a aproximadamente 0.01 bar.


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El elemento principal del sensor de oxigeno de tipo voltaico es una celda. El sensor cuenta con una capa de zirconio cerámico que esta forrado con dos placas de platino, el circonio actúa como un electrolito. Las placas de platino actúan como catalizadores para el oxigeno que hace contacto con ellas y también se utilizan para conducir la señal eléctrica fuera del sensor. La acción catalizadora que se da en las placas de platino cuando estas tienen contacto con el oxigeno provoca que se transporten iones de oxigeno a través del electrolito y esto crea una corriente eléctrica que aumenta la fuerza electromotriz del sensor. Este voltaje del sensor es una representación certera del contenido de oxigeno en los gases de escape. En la práctica el sensor de oxigeno tiene una forma semicircular, este tipo de construcción permite a las placas de platino del sensor tener una mayor área de contacto con los gases de escape. El platino que se expone a los gases de escape es cubierto con una capa de material cerámico que permite el paso del oxigeno y protege al platino de contaminantes dañinos que se encuentran en los gases de escape En la siguiente figura se puede observar la forma de onda aproximada que produce un Sensor de oxigeno, esta señal varia ya que la ECU altera la cantidad de combustible inyectado para mantener la relación de Aire-Combustible. Esto


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significa que la frecuencia como la forma de onda varían de acuerdo con la velocidad del motor.

La operación del sensor de oxigeno depende de la temperatura ya que este debe alcanzar una temperatura cercana a los 250 ºC para que pueda comenzar a funcionar correctamente. Para lograr que el sensor alcance esta temperatura en el mínimo tiempo posible se ha equipado el sensor con una resistencia de calentamiento.

6.6.5.2. Sensor de Oxigeno de Tipo Resistivo

El sensor de tipo voltaico es, en cierta manera, lento en su operación y esta comprobado que el sensor de oxido de titanio tiene una mayor velocidad de respuesta y por lo tanto es mejor para el control de emisiones. El sensor de tipo resistivo o de titanio reacciona a cambios en la presión parcial de oxigeno en los gases de escape. Los cambios en la concentración de oxigeno en los gases de escape provoca un cambio en la resistencia del material del sensor. El sensor es alimentado con una valor fijo de voltaje por medio de la ECU, cuando se da una variación en este sensor esta brinda un indicador de la presencia de oxigeno en los gases de escape.


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El elemento de titanio del sensor es esencialmente un semiconductor cuyas propiedades resistivas son afectadas por la concentración de oxigeno que reacciona con el mismo.

6.6.6. Sensor del Pedal del Acelerador El sensor de posición del pedal del acelerador convierte la distancia recorrida al presionar el pedal del acelerador (ángulo) en una señal eléctrica que se envía a la ECU del motor. Además, para asegurar la fiabilidad, este sensor emite señales desde dos sistemas con características de emisión distintas. Existen dos tipos de sensores de posición del pedal del acelerador, el tipo lineal y el tipo de elemento hall.

6.6.6.1. Tipo lineal

La estructura y funcionamiento de este sensor son básicamente los mismos que los del sensor de posición de la válvula de mariposa de tipo lineal. De las señales de los dos sistemas, una es una señal VPA que emite linealmente el voltaje dentro de todo el rango del recorrido del pedal del acelerador. El otro es una señal VPA2, que emite el voltaje desplazado de la señal VPA.


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6.6.6.2. Tipo de elemento hall

La estructura y funcionamiento de este sensor son básicamente los mismos que en el sensor de posición de la válvula de mariposa de tipo de elemento hall. Para asegurar una mayor fiabilidad, se proporciona un circuito eléctrico independiente para cada uno de los dos sistemas.

6.6.7. Sensor de Velocidad del Vehículo

El sensor de velocidad detecta la velocidad real a la que se desplaza el vehículo. El sensor emite la señal SPD y la ECU del motor la utiliza principalmente para controlar el sistema de encendido y la relación de aire-combustible durante la aceleración o frenada así como en otros usos. Existen diversos tipos de sensores de velocidad, el mas utilizado es el de elemento de resistencia magnética. Otros tipos de estos sensores son el de interruptor de láminas, tipo acoplador óptico y el de tipo de captación electromagnética.

6.6.7.1. Sensor de velocidad de elemento de resistencia magnética. (MRE)


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Este sensor está localizado en la, transmisión o transferencia y está impulsado por el engranaje de dirección del eje de potencia. Como se muestra en la ilustración, el sensor está incorporado y consta de un circuito integrado híbrido con un MRE y anillos magnéticos. La resistencia del MRE cambia en función de la dirección de la fuerza magnética aplicada al MRE.

Cuando la dirección de la fuerza magnética cambia de acuerdo con la rotación del imán conectado al anillo magnético, la emisión del MRE se convierte en una forma de onda de CA como se muestra en la ilustración.

El comparador en el sensor convierte esta forma de onda de CA en una señal digital y la emite. La frecuencia de la forma de onda se determina por el número de polos de los imanes conectados al anillo magnético.

Existen dos tipos de anillos magnéticos, de 20 polos y de 4 polos, en función del modelo del vehículo. El tipo de 20 polos genera una onda de 20 ciclos (en otras palabras, veinte pulsos por cada rotación del anillo magnético) y el de 4 polos


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genera una onda de 4 ciclos. En algunos modelos, la señal del sensor de velocidad pasa por el juego de instrumentos antes de llegar a la ECU del motor y en otros, la señal del sensor de velocidad llega directamente a la ECU del motor. Los circuitos de emisión del sensor de velocidad consisten en el tipo de voltaje de salida y el tipo de resistencia variable.

6.6.7.2. Sensor de Velocidad de Tipo interruptor de láminas Este sensor se encuentra en el juego de instrumentos analógico y contiene un imán que gira y un cable del medidor de la velocidad como se muestra en la ilustración. La fuerza magnética en las cuatro ubicaciones, donde el polo positivo y negativo se intercambian de lugar, abre y cierra los contactos del interruptor de láminas de acuerdo con el giro del imán. En otras palabras, el interruptor de láminas se activa y desactiva cuatro veces por cada giro del cable del medidor de velocidad.

6.6.7.3. Sensor de Velocidad de Tipo de acoplador óptico Este sensor se encuentra en el juego de instrumentos y contiene un acoplador óptico que consiste en un transistor óptico y un LED. La luz emitida por el LED pasa varias veces y se bloquea por la rotación de una rueda ranurada. Existen 20 ranuras alrededor de la rueda. Esto genera 20 señales de pulsos para cada giro del cable.


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6.6.7.4. Tipo de captación electromagnética Este sensor está conectado a la transmisión y detecta la velocidad de rotación del eje de potencia de la transmisión. Cuando este eje gira, la distancia entre el centro de la bobina y el rotor se amplía y contrae por los dientes del rotor. Esto aumenta el campo magnético que pasa por el núcleo y genera un voltaje de CA en la bobina

6.6.8. Sensor Piezoeléctrico.

Los sensores de picado del motor utilizan el efecto piezoeléctrico para generar señales que son enviadas a la ECU. El efecto piezoeléctrico se da cuando ciertos materiales, como el cuarzo y algunos materiales cerámicos, son comprimidos y luego se relajan, en este cambio estos materiales producen una pequeña descarga eléctrica.

Estas descargas eléctricas son enviadas a la ECU, la cual tiene en su memoria un programa que le permite establecer, de acuerdo a los datos enviados por el Sensor de Picado así como los otros sensores del motor, el cambio necesario que debe darse en el avance del encendido. Media vez se ha detenido el picado del motor la ECU regresara el tiempo de encendido a su valor original, esto la hace en una seria de pasos.


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El sensor esta debidamente diseñado con un perno de acero en el centro el cual pre-tensiona al cristal piezoeléctrico. La arandela de acero funciona como masa sísmica y tiene dimensiones específicas. Cuando la combustión ocurre, el golpeteo debido a esta es transmitido hacia la masa sísmica.

La compresión y relajación del cristal como respuesta a la combustión produce una pequeña señal eléctrica la cual oscila a la misma frecuencia que el sensor. El sensor de picado viene a ser un micrófono que genera una pequeña tensión cuando el material piezoeléctrico del que esta construido sufre una deformación provocada por la detonación de la mezcla en el interior del cilindro del motor.

6.6.9. Sensor de posición del árbol de levas.

Este sensor se encuentra situado en el eje de levas del motor y hace referencia a la posición del cilindro uno. Este sensor funciona bajo el principio del Efecto Hall, en la rueda de fase se encuentra un vacío que cuando pasa enfrente del sensor ocasiona un cambio de voltaje.


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El sensor genera la señal a cada dos vueltas del eje del motor y la centralita utilizar esta señal para reconocer la posición de los diversos cilindros y con ello poder activar la secuencia correcta de encendido e inyección. El elemento principal de un sensor de efecto Hall es un material semiconductor, el cual se encuentra conectado a una fuente de voltaje como se muestra en la figura. El elemento conductor se encuentra conectado a otro circuito el cual cuenta con una resistencia en paralelo con un voltímetro. Esto ocasiona un flujo de corriente en el circuito de la batería únicamente.

Cuando se impone un campo magnético al circuito anterior se generará un flujo de corriente en el otro circuito, este corriente a su vez generará un voltaje en la resistencia y este se puede medir en el voltímetro.

Cuando se interrumpe el flujo del campo magnetico por el elemento semiconductor el voltaje del circuito secundario cae a cero nuevamente.


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La salida de voltaje producida por el sensor de efecto Hall es constante a cualquier velocidad, sin embargo el valor del voltaje es muy pequeño por lo que se hace necesario el introducir amplificadores de señal para el mismo. La señal de salida de un sensor de efecto Hall es una onda cuadrada.

6.6.10. Sensor de revoluciones por minuto del motor. Este sensor se encuentra localizado en la polea del árbol del motor y es del tipo de generador de señales de tipo inductivo con arollamiento e imán permanente. La polea esta provista de 60 dientes y estos se encuentran separados 6° del ángulo de rotación. En la rueda se encuentra un espacio vacío, causado por la ausencia de dos dientes, el cual sirve como referencia para determinar los puntos muertos del motor. Este sensor genera una señal de onda sinusoidal con frecuencia variable basada en el régimen de rotación del eje del motor. Para comprender el principio de funcionamiento de este sensor se debe, primero que todo, conocer los elementos que se necesitan para su correcto funcionamiento:

• Rotor de hierro con lóbulos o dientes. • Campo magnético permanente. • Bobina conectada al magento.

Este sensor genera un campo magnético constante alrededor de él, cuando un diente del disco atraviesa o pasa cerca de este campo magnético se da un cambio en la intensidad del flujo del campo magnético. Este cambio en el campo magnético se refleja como un cambio de voltaje en la bobina que se encuentra en el magneto,


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cuando el diente se acerca se tiene un cambio positivo en el valor del voltaje mientras que cuando el diente se aleja el cambio es negativo. En el momento en que el diente se retira totalmente dando paso a un espacio vacio el voltaje toma un valor de cero. Estos cambios intermitentes de voltaje son los que generan la onda sinusoidal .

La ausencia de dos dientes en la polea del árbol del motor ocasiona que la grafica sufra un cierto cambio en cada giro. Este espacio sirve para determinar la referencia del punto muerto superior. En la siguiente gráfica se ve la onda sinusoidal generada por el sensor y se puede apreciar claramente el cambio en la misma por la ausencia de los dos dientes.


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6.7. Actuadores y Controles de la ECU

Como se vio anteriormente la Unidad Electrónica de Control maneja el funcionamiento de un gran número de elementos dentro del motor. Para el Sistema de Inyección de Combustible la ECU realiza ciertas operaciones específicas que controlan la cantidad de combustible y aire que entra al motor así como el avance del encendido.

6.7.1. Actuadores

Dentro del sistema de inyección existe un gran número de elementos de los cuales solo algunos son operados por la ECU. En esta parte veremos someramente algunos de estos elementos y la forma en que son controlados, hay que recordar que en los sistemas de inyección puede haber una gran variación dependiendo de la marca de fabricación así como del modelo.

6.7.1.2. Electrobomba de Combustible

Uno de los actuadores que control la ECU es la electrobomba de combustible, la ECU determina los momentos en que esta debe funcionar y cuando debe detener su operación.

6.7.1.2.1.1. Funcionamiento Básico

La bomba de combustible unicamente opera cuando el motor se encuentra en marcha, aun cuando la llave de encendido se encuentra en la posición de ON la bomba de combustible no opera.

6.7.1.2.1.2. Llave de contacto en START

En el momento en que el motor inicia su operación el terminal DK de la llave de contacto envía la señal de motor de arranque a la ECU del motor. En el momento en que la ECU del motor recibe la señal del motor de arranque se activa el


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transistor y el relé de apertura del circuito se activa. Posteriormente se permite el flujo de corriente en la bomba para que inicie la operación.

6.7.1.2.1.3. Arranque del motor

Cuando el momento inicia su operación y en todo el momento en que se encuentre operando la ECU recibe la señal del sensor de posición del cigüeñal con lo cual se mantiene activo el transistor y a su vez la bomba de combustible.

6.7.1.2.1.4. Control de velocidad de la bomba de combustible

Por medio de esta función la ECU reduce la velocidad de la bomba de combustible para disminuir el desgaste en la misma y junto con esto reducir la potencia eléctrica cuando no es necesario mucho combustible. Cuando la corriente fluya hacia la bomba por medio del contacto B del relé la bomba gira a una velocidad menor. Cuando el motor esta arrarncando, en el momento que marcha a gran velocidad o cuando se tienen grandes cargas la ECU cambia el contacto del relé hacia el A y con esto se aumenta la velocidad de rotación de la bomba.


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6.7.1.3. Electroválvulas de Inyección El inyector inserta el combustible en las lumbreras de admisión de los cilindros, para ello la ECU del motor se encarga de activar o desactivar las electroválvulas de inyección durante un tiempo determinado. Las señales procedentes de la ECU del motor producen que la corriente fluya hasta la bobina de solenoide lo cual ocasiona que se eleve el émbolo lo cual abre la válvula y permite la inyección


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6.7.1.4. Motor Paso a Paso de la válvula de Mariposa La ECU se encarga de enviar una serie de pulsos eléctricos en una secuencia determinada, con esto determina la posición que debe tener la válvula para permitir la entrada de una cantidad específica de aire al motor. El motor paso a paso utiliza una conexión de pines multiples para comunicarse con la ECU.


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6.7.2. Control de la duración de la Inyección.

Este constituye uno de los controles mas importantes que debe mantener la ECU para el correcto funcionamiento del automóvil. La duración de la inyección de combustible determina directamente el volumen que se inyecta del mismo. La duración real de la inyección esta determinada por dos parámetros :

• La cantidad de aire de entrada y la velocidad del motor. • Las señales enviadas por los diversos sensores en el motor.

La ECU aparte de determinar el tiempo de inyección en base a los parámetros vistos también realiza una serie de correcciones a la misma. Estas correcciones se realizan utilizando las señales enviadas por diversos sensores, en la siguiente tabla se puede observar las diferentes correcciones y los sensores involucrados en cada una de ellas.

6.7.2.2. Enriquecimiento del arranque En el momento en que el motor inicia su operación la velocidad de este es muy baja mientras que los cambios en la cantidad del aire de entrada son muy grandes. Por este motivo, la duración de la inyección de combustible en el arranque está determinada por la temperatura del refrigerante. El sensor de temperatura de agua detecta la temperatura del refrigerante. Cuanto menor sea la temperatura del agua peor es la vaporización de combustible. Por tanto, la mezcla de aire-combustible es más rica al aumentar la duración de la inyección. La ECU del motor determina que el motor se está arrancando cuando la velocidad del motor es 400 rpm o menos.


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Además, cuando la velocidad del motor cae repentinamente por debajo de las 400 rpm debido a un aumento repentino de la carga del motor, se utiliza una histéresis para evitar que la ECU del motor determine que un motor que ya se ha arrancado se está arrancando de nuevo a menos que la velocidad del motor caiga por debajo de las 200 rpm.

6.7.2.3. Enriquecimiento de calentamiento Debido a que la vaporización del combustible es muy pobre cuando el motor esta frio se de un aumento en la cantidad de combustible inyectado. Si la temperatura del refrigerante es baja, la duración de la inyección de combustible se amplía para que la mezcla de aire-combustible sea más rica y obtener la capacidad de conducción con el motor en frío. La corrección máxima es dos veces más larga que con la temperatura normal.


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6.7.2.4. Corrección por retroalimentación de la relación de Aire-

Combustible

Si no hay fluctuaciones importantes en la carga del motor o en su velocidad, como cuando se está en ralentí o se conduce a velocidad constante tras el calentamiento, el combustible (mezcla de aire- combustible cerca de la relación teórica de aire-combustible) se suministra basándose en la cantidad de aire de entrada. Las siguientes correcciones se activan cuando se conduce a velocidad constante tras el calentamiento.

6.7.2.4.1. Control de retroalimentación utilizando el sensor de oxígeno

La ECU del motor determina la duración de la inyección básica para obtener la relación teórica de aire-combustible. Sin embargo, se produce una pequeña desviación de la relación teórica de aire-combustible de acuerdo con las condiciones reales del motor, los cambios en el tiempo y otras condiciones. Por tanto, un sensor de oxígeno detecta la concentración de oxígeno en el gas de escape para determinar si la duración actual de la inyección de combustible se convierte en la relación teórica de aire-combustible con respecto al aire de entrada


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.Si la ECU del motor determina por las señales del sensor de oxígeno que la relación de aire-combustible es más rica que la teórica, reducirá la duración de la inyección para que la mezcla sea más pobre. Por contra, si determina que la relación es pobre, aumentará la duración de la inyección para que la mezcla sea más rica. El control de retroalimentación funciona para mantener la relación de aire-combustible en el valor teórico realizando constantemente pequeñas correcciones. Esto se llama funcionamiento en "bucle cerrado". Para evitar el recalentamiento del catalizador y asegurar un buen funcionamiento del motor, la retroalimentación de la relación de aire-combustible no se produce en las siguientes condiciones, funcionamiento de bucle abierto: • En el arranque del motor • Durante el enriquecimiento tras el arranque • Durante el enriquecimiento de potencia • Cuando la temperatura del refrigerante se encuentra por debajo de un nivel determinado • Cuando se corta el combustible • Cuando la señal de mezcla pobre continúa más tiempo del determinado El punto central (a) cambia durante el control de retroalimentación a medida que pasa el tiempo. En este caso, se fuerza al punto central a regresar al centro. En caso contrario, provocará el rango de fuera de corrección del control de retroalimentación. Esto se llama control aprendido de la relación de aire-combustible o recorte largo de combustible.

6.7.2.5. Enriquecimiento de Aceleración

En el momento en que se acelera sin que el motor haya alcanzado su temperatura de régimen el sistema de alimentación de combustible dosifica combustible adicional . Cuando la mariposa se abre repentinamente la mezcla se empobrece por un instante, esto hace necesario el enriquecer en ese instante la mezcla para garantizar un buen funcionamiento del motor en el cambio de fase. El valor máximo de enriquecimiento para aceleración es función de la temperatura y este se inicia a temperaturas inferiores a 80°C. Mientras mas frío se encuentre el motor mayor será el porcentaje de enriquecimiento .

6.7.2.6. Corte de combustible Durante la deceleración, se interrumpe la inyección de acuerdo con las condiciones de deceleración con el fin de reducir la emisión de gases de escape perjudiciales para la salud y mejorar el efecto de frenado del motor. En ese momento, se activa el control del corte de combustible para interrumpir la inyección de combustible. El estado de deceleración está determinado por la apertura de la válvula de mariposa y por el régimen del motor. Cuando se cierra la


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válvula de mariposa y el régimen del motor es elevado, se determina que el vehículo está decelerando

6.8. Diagnosis

Para asegurar el correcto funcionamiento del motor en todo momento la ECU del motor posee una función de OBD (Diagnóstico a bordo) que supervisa constantemente cada sensor y actuador. En el momento en que se detecta una avería, se registra como un DTC (Código de diagnóstico) y se enciende la MIL (Luz indicador de fallos) del juego de instrumentos para informar al conductor. Al conectar el probador manual al DLC3, se establece la comunicación directa con la ECU del motor a través del terminal SIL para confirmar el DTC. El DTC también puede confirmarse provocando el parpadeo de la MIL, y después comprobando el patrón de parpadeo.

Para confirmar el DTC o los datos registrados por la ECU del motor, se utiliza un sistema de diagnóstico llamado CARB OBD II, EURO OBD o ENHANCED OBD II para comunicarse directamente con la ECU del motor. Cada uno de estos sistemas muestra un DTC de 5 dígitos en el probador manual.


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CARB OBD II CARB OBD II es un sistema de diagnóstico de emisiones utilizado en Estados Unidos y Canadá. Se utiliza para comprobar el DTC o los datos de los elementos requeridos por las regulaciones de Estados Unidos y Canadá. EURO OBD EURO OBD es un sistema de diagnóstico de emisiones utilizado en Europa. Se utiliza para comprobar el DTC o los datos de los elementos requeridos por las regulaciones europeas. ENHANCED OBD II ENHANCED OBD II es un sistema de diagnóstico utilizado en Estados Unidos y Canadá. Se utiliza para comprobar los elementos requeridos por las regulaciones de Estados Unidos y Canadá.

6.8.1. Principio de diagnóstico La ECU del motor recibe señales de los sensores en forma de tensión. La ECU del motor puede determinar el estado del motor o del vehículo detectando los cambios en la tensión de las señales emitidas por los sensores. De este modo, la ECU del motor controla constantemente las señales de entrada (tensión), las compara con los valores de referencia almacenados en la memoria de la ECU del motor, y determina las condiciones anormales. El gráfico se muestra las características del sensor de temperatura del agua. Normalmente, la tensión del sensor de temperatura del agua debería variar entre 0,1 y 4,8 V. Cuando se recibe una tensión que está dentro de esta gama, la ECU del motor determina que las condiciones son normales. Si hubiera un cortocircuito (la tensión de entrada es menor que 0,1V) o hay un cable roto (la tensión de entrada es superior a 4,8V), se determina una anomalía. Sin embargo, incluso si la gama de 0,1V a 4,8V es normal a efectos del diagnóstico, podría indicar un fallo dependiendo de las condiciones del motor.


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Las condiciones de control del DTC desde la ECU del motor difieren según el DTC, tales como los requisitos de conducción, los cambios en la temperatura del refrigerante, etc.

6.8.2. Función de la MIL La MIL tiene las funciones siguientes.

• Función de control de la lámpara (motor parado): La MIL está encendida cuando el interruptor de encendido está en posición ON, y se apaga cuando el régimen del motor alcanza 400 rpm o más, para comprobar si la bombilla funciona o no.

• Función del indicador de fallos (motor funcionando): Si la ECU del motor detecta una avería en un circuito, la ECU del motor la supervisa mientras el motor está funcionando, y enciende la MIL para informar al conductor de la avería. Cuando se ha reparado la avería, la lámpara se apaga después de 5 segundos. En el caso de CARB OBD II y EURO OBD, cuando se repara una avería, la MIL se apaga si no se detecta la avería durante tres ciclos de conducción consecutivos.

• Función de visualización de los códigos de diagnóstico: En los vehículos equipados sólo con DLC1 y DLC2, cuando los terminales TE1-E1 están en cortocircuito, el patrón de parpadeo de la MIL muestra el DTC. En vehículos equipados con DLC3, cuando se cortocircuitan los terminales TC-GC, hay sistemas donde los DTC están indicados por el patrón de parpadeo de la MIL, y sistemas donde la MIL no parpadea.

MIL-ON en la detección de un ciclo de conducción Si se detecta una avería durante un ciclo de conducción, la ECU del motor enciende la MIL. El DTC y los datos de imagen fija se almacenan simultáneamente en la ECU del motor cuando se enciende la MIL. Los datos de imagen fija son señales de entrada/ salida que se almacenan en la ECU del motor cuando se detecta el DTC.


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MIL-ON en la detección de dos ciclos de conducciónSi se detecta la misma avería durante dos ciclos de conducción consecutivos, la ECU del motor enciende la MIL en el segundo ciclo de conducción. Cuando se enciende la MIL, el DTC y los datos de imagen fija se almacenan simultáneamente en la ECU del motor. En este caso, la avería que se detecta en el primer ciclo de conducción se almacena como código pendiente en la ECU del motor. Sin embargo, el código pendiente se borra si no se detecta la misma avería durante el segundo ciclo de conducción. La función se activa cuando se produce una avería principalmente en el sistema de emisiones.

MIL parpadeando Si en el primer ciclo de conducción se detecta un fallo de encendido que podría dañar el convertidor catalítico, la MIL parpadea. Si se detecta el mismo fallo en el segundo ciclo de conducción, la MIL parpadea, y el DTC y los datos de imagen fija se registran en la memoria de la ECU del motor.


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Capítulo 7: Sistema de Encendido


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7. Sistema de Encendido para motores de Gasolina

El sistema de encendido es el encargado de producir la una chispa eléctrica en el interior de los cilindros la cual provoca el inició de la combustión de la mezcla aire-gasolina en el momento oportuno. El avance o momento en que salta la chispa es de suma importancia ya que si esta no se prende en momento adecuado se puede dar una combustión incompleta o producir un fallo en la operación del motor.

Al igual que la inyección del combustible, el encendido en el motor debe llevar un orden y secuencia que debe ser igual al que tiene la inyección. Este orden de encendido varia dependiendo de las características del motor. En la siguiente gráfica se puede observar como se da el encendido en los motores de cuatro tiempos con un número determinado de cilindros.


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7.1. Componentes del sistema de encendido El sistema de encendido esta conformado por una serie de elementos los cuales tienen un objetivo especifico dentro del sistema y operan de manera muy diferente entre ellos. El mal funcionamiento de alguno de estos elementos puede ocasionar el mal funcionamiento del sistema en general.

La chispa electrica es provocada por una alta tensión que se genera por medio de una bobina. La bobina es un transformador que convierte la tensión de batería 12 V. en una alta tensión del orden de 12.000 a 15.000. Para poder llevar esta tensión a cada una de las bujías en los cilindros se cuenta con un distribuidor el cual envía la corriente a las bujías con un orden determinado. tiene el motor.

7.1.1. Bobina La bobina esta compuesta por un núcleo de hierro en forma de barra, constituido por laminas de chapa magnética, sobre el cual esta enrrollado el bobinado secundario, formado por gran cantidad de espiras de hilo fino de cobre (entre 15.000 y 30.000) debidamente aisladas entre sí y el núcleo. Encima de este arrollamiento va enrrollado el bobinado primario, formado por algunos centenares de espiras de hilo chapa magnética, sobre el cual esta enrrollado el bobinado secundario, formado por gran cantidad de espiras de hilo fino de cobre (entre 15.000 y 30.000) debidamente aisladas entre sí y el núcleo. Encima de este arrollamiento va enrrollado el bobinado primario, formado por algunos centenares de espiras de hilo grueso, aisladas entre sí y del secundario. La relación entre el numero de espiras de ambos arrollamiento (primario y secundario) esta comprendida entre 60 y 150.


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7.1.2. Bujias

Este es el elemento encargado de hacer saltar la chispa eléctrica entre sus electrodos con cual se inicia la combustión para inflamar la mezcla de aire-combustible que se encuentra dentro de la cámara de combustión en el cilindro del motor. La parte más importante de las bujías son los electrodos que están sometidos a todas las influencias químicas y térmicas que se desarrollan dentro de la cámara de combustión, incidiendo notablemente sobre la calidad de la chispa y por tanto sobre el encendido. Para proteger los electrodos de las condiciones adversas en las que debe trabajar y por lo tanto prolongar su duración, se emplean en su fabricación aleaciones especiales a base de níquel, mas manganeso, silicio y cromo con el propósito de elevar el limite de temperatura de trabajo.

Una de las características mas importantes de las bujías es su grado térmico. Este se da en función de la conductividad térmica del aislador y los electrodos. Mientras mayor sea la potencia por cilindro de un motor, mayor debe ser el grado térmico de las bujías. Dependiendo de su grado térmico las bujias se pueden dividir de la siguiente forma:

Bujía fría. La bujía fría o de alto grado térmico esta formada en general por un aislante corto y grueso en su parte inferior, para que la evacuación del calor se efectué mas rápidamente, su uso es común en motores de gran compresión (mayor de 7/1) y altas revoluciones.

Bujía caliente

La bujía caliente o de bajo grado térmico tiene el aislador largo y puntiagudo, efectuandose la evacuación de calor mas lentamente; se utiliza en motores de baja compresión (menor de 7/1) y pocas revoluciones.


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Como se puede apreciar esta clasificación de las bujías hoy en día y desde hace bastantes años no es viable, dadas las circunstancias extremadamente contrapuestas de funcionamiento del motor en circulación urbana (bajas revoluciones y muchos arranques y paros), o en autopistas (altas revoluciones mantenidas durante largo tiempo). Fue necesaria la ampliación de la gama de grado térmico para conseguir una bujía que funcione correctamente en ambos condiciones, se llego así a las bujías "multigrado", que abarcan varios grados térmicos.

Las bujías se pueden dividir, no solo por su grado termico, si no también por su forma de construcción. Por su forma de construcción las bujías se pueden dividir en dos grupos:

Bujías estándar:

Los electrodos sobresalen de la bujía, tienen buen contacto con la mezcla y gran reserva al desgaste por quemadura, empleándose en vehículos de serie. La bujía de la figura (A). tiene un fácil reglaje de sus electrodos, no así la (B) que por su disposición dificulta el reglaje de los electrodos, pero tiene la ventaja de facilitar el encendido con el motor a ralentí. La bujía (C) se usa en motores de dos tiempos, tiene fácil contacto con la mezcla, gran reserva al desgaste y fácil arranque en ralentí, pero no permite reglaje ninguno.

Bujías especiales:

Estas bujías son de usos especiales y tienen grandes ventajas ante las estándar. Dentro de este tipo esta la de electrodos interiores las cuales son utilizadas en vehículos de competición. No presentan riesgos de sobrecalentamiento, no tienen reserva al desgaste por quemadura ni permiten reajuste de sus electrodos.

La bujía de electrodo de masa en platino es otra bujía especial. Dentro de sus ventajas esta la resistencia a los ataques químicos procedentes de la combustión de la mezcla, por lo que la duración en kilómetros de estas bujías es mucho mayor. La distancia entre electrodos se puede reglar. La desventaja de esta bujías es que son bastante caras.


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7.2. Sistema de Encendido de Platinos

Este sistema es el más sencillo de los sistemas de encendido por bobina. Este sistema tiene elementos comunes a todos los sistemas de encendido tal es el caso de la bobina y la bujía. Sin embargo este sistema posee elementos únicos en él tales como el ruptor, comúnmente llamado platino, y el distribuidor.

El ruptor

También llamado "platino" es un contacto que corta o permite el paso de la corriente eléctrica a través de la bobina. La apertura o cierre del ruptor es provocado por una leva accionada por el eje del distribuidor, con el cual esta sincronizado para que la apertura de contactos y salto de chispa se produzca a cada cilindro en el momento oportuno. Los ruptores utilizados en la actualidad, pese a la calidad de sus materiales (los contactos son de tungsteno), solamente soportan corrientes de hasta 5 A.

El ruptor en su funcionamiento provoca que salte entre sus contactos un arco eléctrico que contribuye a quemarlos, transfiriendo metal de un contacto a otro. En la figura se ve la disgregación de los puntos de contacto del ruptor; los iones positivos son extraídos del contacto móvil (positivo) creando huecos y depositando el material al contacto fijo (negativo) formando protuberancias

La forma de la leva es de gran importancia y esta varia dependiendo del tipo de motor en el que funciona este sistema. En un motor de cuatro cilindros tiene forma de polígono regular; para uno de seis cilindros su forma es hexagonal y así sucesivamente. Las levas tienen sus vértices redondeados los cuales determinan el ángulo de apertura y cierre de los contactos del ruptor.

En cada revolución el ruptor debe abrir y cerrar tantas veces como cilindros hay. El numero de vértices de la leva estará en función del número de cilindros, lo cual


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determina el ángulo disponible durante el cual se debe efectuarse un ciclo de funcionamiento de la bobina.

El ángulo disponible es el resultado de dividir 360º entre el numero de cilindros del motor.

- El ángulo de cierre es el determinado por el cierre de los contactos del ruptor. - El ángulo de apertura es el determinado por la apertura de los contactos del ruptor.

Ambos ángulos están íntimamente ligados en el funcionamiento del circuito de encendido, ya que durante el tiempo de cierre la corriente primaria esta excitando el núcleo de la bobina para crear el campo magnético inductor; por lo tanto cuanto mayor es el tiempo de cierre, mayor será la tensión que se induce en el secundario de la bobina por lo tanto mayor será la alta tensión que se genera. Por otra parte, al ser menor el tiempo de apertura, la variación de flujo es mas rápida y, por tanto, también la alta tensión generada en el secundario.

El distribuidor

Es el elemento más complejo y que mas funciones cumple dentro de un sistema de encendido. El distribuidor reparte el impulso de alta tensión de encendido entre las diferentes bujías, siguiendo un orden determinado y en el instante preciso.

El movimiento de rotación del eje del distribuidor le es transmitido a través del árbol de levas del motor. El distribuidor lleva un acoplamiento al árbol de levas que impide en el mayor de los casos el erróneo posicionamiento.

El distribuidor tiene en su parte superior una tapa de material aislante en la que están labrados un borne central y tantos laterales como cilindros tenga el motor. Sobre el eje que mueve la leva del ruptor se monta el rotor o dedo distribuidor, fabricado en material aislante similar al de la tapa.


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En la parte superior del rotor se dispone una lamina metálica contra la que se aplica el carboncillo empujado por un muelle, ambos alojados en la cara interna del borne central de la tapa. La distancia entre el borde de la lamina del rotor y los contactos laterales es de 0,25 a 0,50 mm. Tanto el rotor como la tapa del distribuidor, solo admiten una posición de montaje, para que exista en todo momento un perfecto sincronismo entre la posición en su giro del rotor y la leva.

Con excepción del ruptor de encendido, todas las piezas del distribuidor están prácticamente exentas de mantenimiento. Tanto la superficie interna como externa de la tapa del distribuidor esta impregnada de un barniz especial que condensa la humedad evitando las derivaciones de corriente eléctrica así como repele el polvo para evitar la adherencia de suciedad que puede también provocar derivaciones de corriente.

La interconexión eléctrica entre la tapa del distribuidor y la bobina, así como la salida para las diferentes bujías, se realiza por medio de cables especiales de alta tensión, formados en general por un hilo de tela de rayon impregnada en carbón, rodeada de un aislante de plástico de un grosor considerable. La resistencia de estos cables es la adecuada para suprimir los parásitos que afectan a los equipos de radio instalados en los vehículos.


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Funcionamiento del Sistema

El circuito primario de este sistema recibe tensión de la batería en el momento en que la llave se coloca en posición de contacto. El circuito primario de este sistema es el arrollamiento primario de la bobina junto con los contactos del ruptor, o platino, que cierran el circuito a masa.

En el momento en que se cierran los contactos del ruptor la corriente eléctrica fluye a masa a través del arrollamiento primario de la bobina. Esto provoca la formación de un campo magnético en la bobina, en el cual se acumula la energía de encendido. En este instante la corriente de carga se deriva hacia el condensador que se encuentra conectado en paralelo con los contactos del ruptor.

En el momento en que se abren los contactos del ruptor se corta la corriente del circuito primario de la bobina y con la carga que existe en el condensador se induce el voltaje en el circuito secundario. Media vez tenemos la alta tensión en el secundario de la bobina esta es enviada al distribuidor a través del cable de alta tensión que une la bobina y el distribuidor. Una vez que tenemos la alta tensión en el distribuidor pasa al rotor que gira en su interior y que distribuye la alta tensión a cada una de las bujías.


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En la siguiente figura se pueden observar las variaciones de corriente y tensión de los circuitos primarios y secundarios en función del tiempo. En la curva correspondiente a la corriente primaria, pueden verse las oscilaciones y los cambios de sentido de esta en el momento de abrirse los contactos del ruptor. Las mismas oscilaciones se producen en la tensión primaria.

En la curva correspondiente a la tensión secundaria, pueden observarse el máximo valor alcanzado por la tensión de encendido y la subida brusca de la misma denominada “aguja de tensión”, para descender también bruscamente al valor de inflamación, en un cortísimo espacio de tiempo.

La tensión de inflamación es ondulada, debido a las variaciones de flujo en el primario. La duración de la chispa supone un corte espacio de tiempo en que los contactos del ruptor permanecen abiertos.


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7.3. Sistema de Encendido Electrónico

Uno de los grandes problemas o defecto que posee el sistema de encendido por ruptor es el desgaste que sufre el ruptor así como los inconvenientes producidos por el rebote del ruptor cuando el motor tiene altas velocidades de rotación. Junto con esto, en el sistema de encendido convencional el número de chispas suministradas esta limitado a unas 18,000 rpm.

Con la utilización de la electrónica en el sistema de encendido se ha logrado sustituir al ruptor. Con ello se eliminan todos los problemas que este generaba al sistema. En los sistemas electrónicos de encendido se han implementado una serie de componentes electrónicos los cuales realizan diversas mediciones para lograr controlar el avance del encendido en el motor.

En la figura anterior se puede observar la estructura básica de un sistema de encendido electrónico. En esta figura se puede observar que la corriente que atraviesa el primario de la bobina es controlada por un transistor (T), que a su vez esta controlado por un circuito electrónico, cuyos impulsos de mando determinan la conducción o bloqueo del transistor. Un generador de impulsos (G) es capaz de crear señales eléctricas en función de la velocidad de giro del distribuidor que son enviadas al formador de impulsos, donde debidamente conformadas sirven para la señal de mando del transistor de conmutación. El funcionamiento de este circuito consiste en poner la base de transistor de conmutación a masa por medio del circuito electrónico que lo acompaña, entonces el transistor conduce, pasando la corriente del primario de la bobina por la unión emisor-colector del mismo transistor. En el instante en el que uno de los cilindros del motor tenga que recibir la chispa de alta tensión, el generador G crea un impulso de tensión que es enviado al circuito electrónico, el cual lo aplica a la base del transistor, cortando la corriente del primario de la bobina y se genera así en el secundario de la bobina la


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alta tensión que hace saltar la chispa en la bujía. Pasado este instante, la base del transistor es puesta nuevamente a masa por lo que se repite el ciclo.

Un encendido electrónico esta compuesto básicamente por una etapa de potencia con transistor de conmutación y un circuito electrónico formador y amplificador de impulsos alojados en la centralita de encendido , al que se conecta un generador de impulsos situado dentro del distribuidor de encendido . El ruptor en el distribuidor es sustituido por un dispositivo estático (generador de impulsos), es decir sin partes mecánicas sujetas a desgaste. El elemento sensor detecta el movimiento del eje del distribuidor generando una señal eléctrica capaz de ser utilizada posteriormente para comandar el transistor que pilota el primario de la bobina. Las otras funciones del encendido quedan inmóviles conservando la bobina , el distribuidor con su sistema de avance centrífugo y sus correcciones por depresión.

7.3.1. Sistema de Encendido electrónico con generador de impulsos de inducción

Es uno de los más utilizados en los sistemas de encendido electrónicos. Esta instalado en la cabeza del distribuidor sustituyendo al ruptor, la señal eléctrica que genera se envía a la ECU que gestiona el corte de la corriente de el bobinado primario de la bobina, para generar la alta tensión que se manda a las bujías.

El generador de impulsos esta constituido por una rueda de aspas llamada "rotor", de acero magnético, que produce durante su rotación una variación del flujo magnético del imán permanente que induce de esta forma una tensión en la bobina que se hace llegar a la unidad electrónica. El imán permanente, el arrollamiento de inducción y el núcleo del generador de inducción componen una unidad constructiva compacta, "el estator". La rueda tiene tantas aspas como cilindros tiene el motor y a medida que se acerca cada una de ellas a la bobina de inducción, la tensión va subiendo cada vez con mas rapidez hasta alcanzar su valor máximo cuando la bobina y el aspa estén frente a frente. Al alejarse el aspa siguiendo el giro, la tensión cambia muy rápidamente y alcanza su valor negativo máximo.

El valor de la tensión depende de la velocidad de giro del motor: aproximadamente 0,5 V a bajas revoluciones y cerca de 10 V a altas revoluciones. En este cambio de tensión se produce el encendido y el impulso así originado en el distribuidor se hace llegar a la unidad electrónica. Cuando las aspas de la rueda no están enfrentadas a la bobina de inducción no se produce el encendido.


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Como hemos dicho anteriormente el generador de impulsos se encuentra situado en el distribuidor en el mismo lugar en el que se encontraba el ruptor. Exteriormente, solo el cable de dos hilos que se enchufa al distribuidor revela que se trata de un generador de impulsos inductivo. El distribuidor utilizado en este sistema de encendido como en los utilizados en los encendido convencionales, la variación del punto de encendido se obtiene mecánicamente, mediante un dispositivo de avance por fuerza centrifuga y otro por depresión o vacío. Los dispositivos de avance al punto de encendido siempre funcionan desplazando el punto de encendido en sentido de avance. El corrector por depresión realiza una variación suplementaria del punto de encendido. En algunos regímenes de funcionamiento del motor, por ejemplo al ralentí o al régimen de freno motor la combustión de la mezcla es particularmente mala y la concentración de sustancias tóxicas en los gases de escape es entonces mas elevada que lo normal. Para mejorar esta combustión, una corrección del encendido en el sentido de retraso será necesario en muchas casos; esta se realiza mediante un segundo corrector


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La Unidad de Contral de Encendido recibe los impulsos eléctricos que le envía el generador de impulsos desde el distribuidor, esta centralita esta dividida en tres etapas fundamentales como son:

• Modulador de impulsos • Mando de ángulo de cierre • Estabilizador

El modulador de impulsos transforma la señal de tensión alterna que le llega del generador de inducción, en una señal de onda cuadrada de longitud e intensidad adecuadas para el gobierno de la corriente primaria y el instante de corte de la misma. Estas magnitudes (longitud e intensidad de impulsos), son independientes de la velocidad de rotación del motor.

El estabilizador tiene la misión de mantener la tensión de alimentación lo mas constante posible. El mando del ángulo de cierre varia la duración de los impulsos de la señal conformada de onda cuadrada en función de la velocidad de rotación del motor.

En la figura superior se muestra la transformación que sufre la señal del generador de inducción una vez que entra en la centralita y como es adecuada en las diferentes etapas de la misma para mas tarde salir y alimentar al primario de la bobina y así provocar el encendido. La tensión alterna que se crea en el generador de impulsos es enviada a la Unidad de Contral de Encendido donde el modulador 2a, que es un circuito electrónico multivibrador, la transforma en una onda cuadrada, adecuada para el gobierno de la corriente primaria. Esta señal de onda cuadrada pasa a continuación al circuito electrónico 2b de mando del ángulo de cierre, que realiza una modificación de la longitud de los impulsos, adaptándolos a la velocidad de rotación del motor para así poder gobernar el ángulo de cierre, es decir, para poder adecuar el tiempo de conducción del primario de la bobina al régimen de giro del motor.

Seguidamente, la señal pasa a la etapa de excitación 2c, que amplifica los impulsos y los adapta para el gobierno posterior por medio de un transistor Darlington en la etapa de potencia 2d, que es la encargada de cortar o dar paso a


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la corriente primaria para que se produzca la alta tensión en el secundario de la bobina.

Las unidades de control de estos sistemas de encendido están construidas casi exclusivamente en técnica híbrida, por lo que ofrecen gran densidad de integración con reducido peso y buena fiabilidad. En algunos sistemas de encendido, la unidad de control se acopla al mismo distribuidor, fijándose a el mediante tornillos en el exterior de la carcasa como se ve en la figura inferior, lo cual facilita el conexionado del generador de impulsos del distribuidor con la centralita de encendido.

7.3.2. Sistema de Encendido electrónico con generador de impulsos de efecto hall.

El otro sistema de encendido electrónico utilizado, es el que dispone como generador de impulsos el llamado de "efecto Hall". El funcionamiento del generador de impulsos de "efecto Hall" se basa en crear una barrera magnética para interrumpirla periódicamente, esto genera una señal eléctrica que se envía a la centralita electrónica que determina el punto de encendido. En el distribuidor se dispone el generador de efecto Hall que esta compuesto por una tambor obturador de material diamagnético, solidario al eje del distribuidor de encendido, con tantas ranuras como cilindros tenga el motor. El tambor obturador, en su giro, se interpone entre un cristal semiconductor alimentado por corriente continua y un electroimán. Cuando la parte metálica de pantalla se sitúa entre el semiconductor y el electroimán, el campo magnético de este ultimo es desviado y cuando entre ambos se sitúa la ranura del semiconductor, recibe el campo magnético del imán y se genera el "efecto Hall". Cuando el motor gira, el obturador va abriendo y cerrando el campo magnético Hall generando una señal de onda cuadrada que va directamente al modulo de encendido. El sensor Hall esta alimentado directamente por la unidad de control a una tensión de 7,5 V aproximadamente.


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La unidad de control tiene la misión de hacer conducir o interrumpir el paso de corriente por el transistor de potencia o lo que es lo mismo dar paso o cortar la corriente a través del primario de la bobina de encendido; pero además también efectúa otras funciones sobre la señal del primario de la bobina como son:

Limitación de corriente:

Debido a que este tipo de encendidos utilizan una bobina con una resistencia del arrollamiento primario muy bajo (valores inferiores a 1 ohmio) que permite que el tiempo de carga y descarga de la bobina sea muy reducido: pero presentando el inconveniente de que a bajos regímenes la corriente puede llegar hasta 15 A lo cual podría dañar la bobina y la centralita. Para evitar esto la unidad de control incorpora un circuito que se encarga de controlar la intensidad del primario a un máximo de 6 A.

Regulación del tiempo de cierre:

La gran variación de tiempo entre dos chispas sucesivas a altas y bajas revoluciones hace que los tiempos de carga sean a la vez muy dispares produciendo tiempos de saturación de la bobina de encendido excesivos en algunos casos y energía insuficiente en otros. Para evitar esto el modulo incorpora un circuito de control que actúa en base a la saturación del transistor Darlington para ajustar el tiempo de cierre el régimen del motor.

Como la regulación del ángulo de cierre y la limitación de la corriente dependen directamente de la corriente primaria y del tiempo, se regulan los efectos de las variaciones de tensión de la batería y los de la temperatura u otras tolerancias de la bobina de encendido. Esto hace que este sistema de encendido sea especialmente adecuado para los arranques en frío. Puesto que, debido a la forma del señal Hall puede fluir corriente primaria estando parado el motor y conectado el conmutador de encendido y arranque, las unidades de control están dotadas de una conexión adicional capaz de desconectar después de algún tiempo esa "corriente de reposo".


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7.4. Sistemas de Encendido sin distribuidor

El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System) tambien llamado: sistema de encendido sin distribuidor (Distributorless Ignition System), se diferencia del sistema de encendido tradicional en suprimir el distribuidor, con esto se consigue eliminar los elementos mecánicos, siempre propensos a sufrir desgastes y averías. Además la utilización del sistema DIS tiene las siguientes ventajas:

• Tiene un gran control sobre la generación de la chispa ya que hay mas tiempo para que la bobina genere el suficiente campo magnético para hacer saltar la chispa que inflame la mezcla. Esto reduce el numero de fallos de encendido a altas revoluciones en los cilindros por no ser suficiente la calidad de la chispa que impide inflamar la mezcla.

• Las interferencias eléctricas del distribuidor son eliminadas por lo que se mejora la fiabilidad del funcionamiento del motor, las bobinas pueden ser colocadas cerca de las bujías con lo que se reduce la longitud de los cables de alta tensión, incluso se llegan a eliminar estos en algunos casos como ya veremos.

• Existe un margen mayor para el control del encendido, por lo que se puede jugar con el avance al encendido con mayor precisión.

En un principio se utilizaron las bobinas dobles de encendido pero se mantenían los cables de alta tensión como vemos en la figura. A este encendido se le denomina: sistema de encendido sin distribuidor o también llamado encendido "estático".

Una evolución en el sistema DIS ha sido integrar en el mismo elemento la bobina de encendido y la bujía con lo cual se eliminan los cables de alta tensión. A este sistema se le denomina sistema de encendido directo o también conocido como encendido estático integral, para diferenciarle del anterior aunque los dos eliminen el uso del distribuidor.


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En el sistema de encendido directo existen dos formas para que este se lleve a cabo, estos dos tipos de sistemas de encendido directo también difieren en sus módulos de encendido así como en las bobinas.:

• Encendido independiente: En este tipo de encendido se utiliza una bobina por cada cilindro del motor y la ECU controla el momento en que se debe dar la descarga del voltaje por parte de la bobina para generar la chispa.

Esquema de un sistema de encendido directo para motor de 4 cilindros. 1.- Módulo de alta tensión.2.- Modulo de encendido, unidad electrónica. 3.- Captador posición-régimen.4.- Captador de

presión absoluta.5.- Batería.6.- Llave de contacto.7.- Minibobina de encendido.8.- Bujías.


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En el módulo de encendido de los sistemas de encendido directo que tienen bobinas independientes cuentas con un circuito de control para cada una de las bobinas

En los sistemas independientes se tiene una bobina por cada cilindro. Esta bobina posee sus dos bobinados y junto con la bobina tienen una cavidad donde se coloca la bujía.

Modulo de encendido: 1.- circuito de control de ángulo Dwell; 2.- circuito prevención de bloqueo; 3.- circuito de salida señal IGF; 4.- Circuito detección de encendido; 5.- control de corriente constante.

Bobinas Independientes para Sistemas de Encendido Directo


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• Encendido simultáneo: En este sistema se reduce el número de bobinas a la mitad ya que utiliza una bobina por cada dos cilindros. La bobina forma conjunto con una de las bujías y se conecta mediante un cable de alta tensión con la otra bujía.

En los sistemas simultáneos se reduce el número de circuitos de señal de salida ya que se tiene la mitad de bobinas. En sí, los dos módulos de encendido poseen los mismos elementos.

Al sistema de encendido simultaneo se le denomina también de "chispa perdida" debido a que salta la chispa en dos cilindros a la vez, por ejemplo, en un motor de 4 cilindros saltaría la chispa en el cilindro nº 1 y 4 a la vez o nº 2 y 3 a la vez. En un motor de 6 cilindros la chispa saltaría en los cilindros nº 1 y 4, 2 y 5 o 3 y 6. Al producirse la chispa en dos cilindros a la vez, solo una de las chispas será aprovechada para provocar la combustión de la mezcla, y será la que coincide con el cilindro que esta en la carrera de final de "compresión", mientras que la otra chispa no se aprovecha debido a que se produce en el cilindro que se encuentra en la carrera de final de "escape".

Modulo de encendido: 1.- .- circuito prevención de bloqueo; 2.- circuito de salida señal IGF; 3.- Circuito detección de encendido; 4.- circuito prevención de sobrecorrientes;


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• La bobina de este sistema de encendido utiliza un diodo de alta tensión para un rápido corte del encendido en el bobinado secundario.

Las bujías utilizadas en los sistemas de encendido directo poseen electrodos de platino, por tener como característica este material: su estabilidad en las distintas situaciones de funcionamiento del motor. El voltaje necesario para que salte la chispa entre los electrodos de la bujía depende de la separación de los electrodos y de la presión reinante en el interior de los cilindros. Si la separación de los electrodos esta reglada igual para todas las bujías entonces el voltaje será proporcional a la presión reinante en los cilindros.

La alta tensión de encendido generada en la bobina se dividirá teniendo en cuenta la presión de los cilindros. El cilindro que se encuentra en compresión necesitara mas tensión para que salte la chispa que el cilindro que se encuentra en la carrera de escape. Esto es debido a que el cilindro que se encuentra en la carrera de escape esta sometido a la presión atmosférica por lo que necesita menos tensión para que salte la chispa. Si comparamos un sistema de encendido DIS y uno tradicional con distribuidor tenemos que la alta tensión necesaria para hacer saltar la chispa en la bujía prácticamente es la misma. La tensión que se pierde en los contactos del rotor del distribuidor viene a ser la misma que se pierde en hacer saltar la "chispa perdida" en el cilindro que se encuentra en la carrera de escape de un sistema de encendido DIS.

Bobinas Simultáneas para Sistemas de Encendido Directo


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7.5. Avance del encendido

En teoría la chispa de encendido en un motor debe saltar cuando el cilindro llega al punto muerto superior en el final de la carrera de compresión, pero esto no pasa en la realidad, ya que, desde que salta la chispa hasta que se produce la combustión de la mezcla pasa un tiempo, si esta perdida de tiempo no la corregimos el motor bajara sus prestaciones.

Para evitar estos problemas se hace necesario regular el avance del encendido en las diversas condiciones de operación del motor para obtener el máximo posible de energía durante la combustión dentro del cilindro.

Un sistema de ajuste del avance se compone de tres elementos: 1.- Un avance fijo, resultado del calado inicial del dispositivo de reparto de chispa que debe ser capaz de mantener el régimen de ralentí. 2.- Un avance variable dependiendo de la velocidad de giro del motor y aumentando con el incremento del régimen pero no proporcionalmente. 3.- Una corrección de este avance en función de la carga soportada por el motor: esta corrección es positiva si la carga disminuye, pero puede ser negativa para evitar la contaminación en ralentí o en caso de utilización del freno motor.

Los dispositivos de avance al encendido se construyen de tal manera, que en un determinado motor se obtenga el punto de encendido mas adecuado para cada numero de revoluciones y cada valor de carga. El ajuste mas favorable significa conseguir la mayor potencia posible del motor con un reducido consumo de combustible, sin que llegue a aparecer el picado (avance excesivo) y los gases se quemen bien en el cilindro, reduciendo la emisión de gases contaminantes por el escape. Se obtienen así una serie de valores del punto de encendido, en función del régimen y la carga, que se representan mediante gráficas.

Para controlar el avance del encendido en los motores se han desarrollado diversos elementos que permiten variar el ángulo en que se da el encendido. El tipo de estos elementos depende del sistema donde se estén utilizando, dentro de los sistemas de control de avance de encendido mas comunes se tiene:

Regulación de avance por medio de Regulador Centrifugo Regulación de avance por medio de Regulador de Vacío. Regulación de avance por medio de Sensor Piezoelectrico.


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7.5.1. Regulación de avance por medio de Regulador Centrifugo

El diseño de estos reguladores puede ser distinto de unos fabricantes a otros pero el funcionamiento siempre se basa en los mismos principios. Este dispositivo consta de dos masas excéntricas que pueden moverse sobre un plato porta-masas. Estas masas que giran sobre unos pivotes y se unen a la leva por medio de unos muelles. Todo este conjunto se mueve impulsado por el eje del distribuidor. Con el motor girando a ralentí, los muelles mantienen los contrapesos en reposo; pero a medida que el motor aumenta el número de revoluciones por minuto , la fuerza centrifuga hace desplazar los contrapesos hacia el exterior lo que provoca el giro del manguito de leva un cierto ángulo en el mismo sentido de giro del distribuidor, lo cual supone que la leva comience a abrir los contactos del ruptor unos grados antes que en la posición de reposo. El valor de ángulo máximo al que se puede llegar es de 30º medidos en el cigüeñal.

El avance centrifugo varia el punto de encendido en función del numero de revoluciones del motor, actuando sobre la leva del ruptor, a la que adelanta en su sentido de giro. Para realizar esta función el eje del distribuidor (A) arrastra el plato porta-masas (B), sobre el que se acoplan los contrapesos o masas que pueden girar sobre los tetones (C). En el extremo del eje solidario (D) del plato porta-masas, encaja la leva (F). Los muelles (E) se fijan entre los salientes (G) del plato y los salientes de los contrapesos (H), tendiendo en todo momento a mantenerlos próximos entre si. En los propios contrapesos se acopla el plato (I) de la leva, en cuyas ventanas (J) encajan los tetones (K) de los contrapesos, quedando así quedando así el conjunto ensamblado. En su giro, el eje arrastra el plato, que a su vez obliga a girar a todo el conjunto. Cuando la velocidad de rotación es grande, los contrapesos se separan empujando al conjunto de leva, que se adelanta en su propio sentido de giro, con cuya acción se consigue que comiencen a abrirse un poco antes los contactos del ruptor, lo que supone un avance de encendido. Los muelles se oponen a este movimiento y las tensiones de los mismos son diferentes de modo que el avance resulte progresivo.


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El comienzo de la variación de avance en la gama de bajas revoluciones del motor y la variación posterior, están determinados por el tamaño de los contrapesos y por la fuerza de los muelles. El final, por unos topes que le impiden abrirse mas a los contrapesos. Para lograr una curva de avance progresiva, los muelles de los contrapesos tienen distinta fuerza. El que presenta mas fuerza tiene una cierta holgura en su fijación para los bajos regímenes, la acción de la fuerza centrifuga se ejerce solamente sobre el muelle débil hasta absorber la holgura de montaje del muelle fuerte. La resistencia que presente este muelle débil al movimiento de los contrapesos da lugar a una curva con una pendiente característica y, a partir de un determinado régimen, cuando se ha llegado a absorber totalmente la holgura de montaje del muelle fuerte, entra el segundo muelle en acción, siendo precisa una mayor fuerza centrifuga para vencer su fuerza, lo que da lugar a una curva de avance con una pendiente distinta

7.5.2. Regulación de avance por medio de Regulador de Vacío.

El avance por vacío varia el punto de encendido en función de la carga del motor, actuando sobre el plato porta-ruptor, al cual hace girar en sentido contrario al giro de la leva. Como en este plato se montan los contactos del ruptor, este movimiento supone que dichos contactos comiencen a abrirse antes, proporcionándole un avance al encendido.

Esta constituido por dos semicamaras separadas por una membrana elástica (B) que se mantiene en su posición de reposo por la acción de un muelle (C). La cámara se comunica con la


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atmósfera y la otra por medio de un tubo (D) con el carburador por debajo de la mariposa de gases. A la membrana se le une una varilla o bieleta (A) que mueve el plato porta-ruptor.

En la figura podemos ver como el plato porta-ruptor se une a la bieleta (A), que por su extremo opuesto va fijada a la membrana (B) de una cápsula de vacío, que es mantenida en posición por el muelle (C). Cuando el grado de vacío en el colector de admisión es grande, tira de la membrana hacia la derecha y, por medio de la biela, se hace girar un cierto ángulo al plato porta-ruptor, en sentido contrario al giro de la leva, obteniéndose un avance del encendido.

La membrana de la cápsula se adapta en cada caso a la depresión reinante en el colector de admisión, gracias a la acción del muelle (C). La superficie de la membrana, la fuerza del muelle y la rigidez del mismo, establecen el avance conveniente para cada una de las condiciones de carga del motor. El margen de variación lo limitan unos topes dispuestos en la bieleta de mando. Con el motor funcionando a ralentí, el regulador de vació no actúa. A medida que se pisa el acelerador y el motor va cogiendo revoluciones, la aspiración es mas fuerte, con lo que el grado de vació en el regulador hace que aumente la depresión en la cámara de la cápsula y por lo tanto la presión atmosférica acciona sobre la otra cara de la membrana tirando del disco del "regulador centrifugo" por medio de la varilla en sentido contrario de la rotación de la leva, produciendo el avance del encendido compensado con el regulador centrifugo y sincronizado con el.

Con la mariposa de gases cerrada, el motor gira al ralentí, en cuyo momento puede resultar conveniente un cierto retardo de encendido, con el que se logra una combustión mas completa y se reducen las emisiones de hidrocarburos. En estas condiciones a la cápsula de retardo hay aplicada mas depresión que a la de avance, tirando hacia la izquierda de la bieleta de mando y provocando un retardo


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del encendido. Con la mariposa de gases ligeramente abierta, el vacío en la cápsula de "avance" es alta, lo que motiva que la membrana primaria se desplace hacia la derecha, tirando de la bieleta y suministrando un cierto avance. Al mismo tiempo, el vacío en la cápsula de "retardo" puede ser también alto, desplazandose a la izquierda la membrana secundaria, lo cual no afecta el avance, puesto que no está conectado directamente a la biela de mando.

Con la mariposa totalmente abierta, el vacío en ambas cápsulas es bajo y las respectivas membranas se mantienen en posición de reposo. Estas son las condiciones de funcionamiento del motor a plenos gases, en las que no es necesaria ninguna corrección del avance centrifugo. Vemos pues, que el sistema de avance de vacío con doble cápsula perfecciona el funcionamiento del motor en la marcha a ralentí, o cuando se efectúan retenciones, condiciones ambas en las que es conveniente un cierto retardo del encendido, que en los casos de retenciones bruscas (por ejemplo bajadas de pendientes), evita el característico "petardeo" del motor. El ángulo máximo de avance del regulador de vació suele ser como máximo de 10º a 12º medidos en el volante motor (cigüeñal).

El principio de corrección de avance por vacío (depresión) se puede ver en la siguiente figura:


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7.5.3. Regulación de avance por medio de Sensor Piezoelectrico. En los motores que son controlados de forma electrónica el control del avance de encendido se realiza de una forma totalmente distinta. Para este caso se utiliza un sensor piezoeléctrico el cual control el golpeteo del motor y en base a las señales que este envía hacia la ECU se aumenta o reduce el ángulo de encendido.

La centralita del "encendido electrónico integral" recibe señales del captador o generador de impulsos para saber el numero de R.P.M. del motor y la posición que ocupa con respecto al punto muerto superior, también recibe señales del captador de depresión para saber la carga del motor. Además de recibir estas señales tiene en cuenta la temperatura del motor mediante un sensor que mide la temperatura del refrigerante y otro sensor que mide la temperatura del aire de admisión. Con todos estos datos la centralita calcula el avance al punto de encendido.

En estos sistemas de encendido en algunos motores se incluye un Sensor piezoeléctrico o de picado que se instala cerca de las cámaras de combustión, capaz de detectar en inicio de picado. Cuando el par resistente es elevado y la velocidad del un motor es baja, un exceso de avance en el encendido tiende a producir una detonación a destiempo denominada "picado". Para corregir este fenómeno es necesario reducir las prestaciones del motor adoptando una curva de avance inferior.

a.- nivel de presión dentro del cilindro

b.- señal que recibe la ECU c.- señal generada por el sensor de picado


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Capítulo 8: Sistema de Control de Emisiones


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7. Sistema de Control de Emisión Los sistemas de control de emisión están diseñados para asegurar que el vehiculo cumpla con las regulaciones de protección al medio ambiente así como para lograr que el motor tenga un mejor desempeño. Para el control de emisión de gases se tienen dos sistemas principales que actúan directamente en el motor, el sistema EGR y el sistema EVAP. Junto con estos existen otros accesorios los cuales analizan los gases de escape, sensores de oxigeno, y retienen los contaminantes que no se pueden eliminar en un principio por medio de procesos químicos.

7.1. Sistema de Recirculación de Gases de Escape (EGR) Para reducir las emisiones de gases de escape, principalmente el oxido de nitrógeno (Nox), se utiliza el Sistema EGR (Exhaust gas recirculation) que reenvía una parte de los gases de escape al colector de admisión, con ello se consigue que descienda el contenido de oxigeno en el aire de admisión que provoca un descenso en la temperatura de combustión que reduce el oxido de nitrógeno (Nox). En los gases de escape de los motores nos encontramos con los siguientes contaminantes:

- Los hidrocarburos (HC). - El oxido de carbono (CO). - El oxido de nitrógeno (Nox).

Los primeros dos contaminantes se encarga de reducirlos el catalizador de oxidación, que se estudiará posteriormente. El oxido de nitrógeno no se ve afectado por la instalación de un catalizador por lo que dicho contaminante hay que tratarlo antes de que llegue al escape. Esta es la razón por la que se utiliza el sistema EGR en los motores. La segunda misión de la recirculación de gases es bajar las temperaturas de la combustión o explosión dentro de los cilindros. La adición de gases de escape a la mezcla de aire y combustible hace más fluida a esta por lo que se produce la combustión o explosión a temperaturas más bajas.

Sistema EGR 1- Medidor de masa de aire. 2- Sensor de revoluciones (RPM). 3- Sensor de temperatura. 4- Convertidor EGR. (electroválvula de control de vacío) 5- Válvula EGR.


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8.1.2. Válvulas EGR Las válvulas EGR consisten básicamente en un diafragma que acciona una válvula de aguja. Todas la válvulas EGR son del tipo normalmente cerradas. El cierre se garantiza por medio de un resorte. En la parte superior del diafragma se aplica el vacio del colector de admisión, este ocasiona que se alargue el resorte dejando abierta la válvula EGR. Normalmente estas válvulas están colocadas sobre el múltiple de admisión y estan conectadas al vacío de la admisión por medio de tuberías. Los gases de escape pasan a la admisión a traves de la válvula cuando esta se encuentra abierta.

Cuando el motor se encuentra en ralentí o en completa aceleración, el vacío de la admisión es mínimo y la válvula permanece cerrada. En la aceleración moderada y la velocidad de crucero el vacío de admisión aumenta lo que ocasiona una apertura de la válvula. Algunos automóviles modernos estan equipados con válvulas EGR que son controladas por medio de pulsos provenientes de la ECU. Estas señales accionan el solenoide que abre o cierra la válvula según sea el caso. La ECU control la válvula EGR en base a las señales de diversos sensores tales como el sensor de vacío del múltiple de admisión.


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7.2. Sistema de Control de Emisiones del Combustible Evaporado (EVAP)

La gasolina constituye un combustible muy volátil y se evapora a temperatura ambiente con gran facilidad. Cuando la temperatura aumenta debido a la operación del motor aumenta de sobremanera el grado de evaporación de la gasolina. Los hidrocarburos (HC) que se evaporan de la gasolina provocan un alto grado de contaminación al ambiente. Según estudios realizados se determino que un 20% de las emisiones de HC provenian de vehículos. Los puntos donde se da la mayor evaporación del combustible son el tanque de combustible y la cuba; y el momento en que se da mayor evaporación es cuando el vehículo esta detenido.

Con el objetivo de reducir la emisión de HC al ambiente se implemente el sistema EVAP en los automóviles. La función del sistema EVAP es permitir la apropiada ventilación del sistema de combustible y evitar con ello que los vapores de combustible se descarguen a la atmosfera. En el momento en que el vehículo esta detenido el sistema EVAP almacena los vapores y en el momento en que se reanuda la operación del motor los vapores deben ser “desalmacenados” para que se utilicen en la combustión.

El sistema EVAP utiliza un filtro de carbón activado para el almacenamiento de los vapores que se liberan del combustible, este filtro se denomina comúnmente como filtro Canister.

El sistema EVAP contiene varios componentes necesarios para su correcto funcionamiento. Dentro de estos se encuentran el tapón sellado del tanque de combustible, el tanque de combustible, el separador de vapor, el filtro canister y la electroválvula del canister.


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Tapón sellado del tanque

Todos los tapones de tanque en la actualidad son sellados, además la mayoría de ellos cuentan con una válvula de alivio de presión y vacío. Estas válvulas previenen daños en el tanque del combustible en caso de que fallara el sistema de ventilación del tanque.

Tanque de combustible Anteriormente los vehículos liberaban los excesos de vapores de combustible por medio del tapón de llenado y el tubo de ventilación en el tanque de combustible. La tubería de ventilación permitía que el aire ingresara a medida que se consumía el combustible. Este aire compensaba la presión interna de vapor a altas temperaturas. Debido a que el tapón sella el tanque de combustible se hace necesario una tubería para ventilar el tanque y con ello evitar las presiones excesivas

Separador de Vapor Con el fin de evitar la descarga de HC a la atmósfera se rediseñaron las tuberías de ventilación del sistema. La mayoría de sistemas, en la actualidad, utilizan 3 ó 4 líneas de ventilación en la parte superior del tanque y solo una de ellas por debajo del nivel de combustible. Con lo anterior se garantiza la ventilación del tanque de combustible en cualquier posición del vehículo. Con el objetivo de mantener el combustible líquido dentro del tanque se utiliza un separador de vapor.

Electroválvula del Canister.

El sistema EVAP tiene su válvula de control de vació similar a la que utiliza el sistema EGR. Esta se encuentra en la electroválvula de purga del canister. Esta electro válvula se encuentra montada en uno de lo lados del motor. El objetivo de


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esta válvula es abrir el deposito del sistema EVAP para poder retirar por medio de vacío el combustible que se encuentra dentro de este.

La presencia de la válvula electromagnética permite a la ECU abrir paso de estos gases en precisas y determinada circunstancias. Cuando el motor esta parado, por ejemplo. Los gases quedan almacenados en el filtro o canister, hasta que el motor se pone en funcionamiento en cuyo momento la ECU puede dar orden de abertura a la válvula electromagnética y efectuar una purga del canister. De esta forma se aprovecha el combustible y se evita la salida al exterior la salida de los gases nocivos. Esta válvula también es conocida con el nombre de "válvula de aireación" y al canister se le suele llamar también "filtro de carbón activo".

7.3. Convertidor Catalítico El convertidor catalítico ha sido uno de los elementos mas significativos para el control de las emisiones desde el inició del control de la emisión de gases. El propósito del convertidor catalítico es aumentar la razón de reacciones químicas que inicialmente se llevan a cabo dentro del cilindro cuando se da la combustión de la mezcla de aire-combustible. Este aumento de reacciones químicas en los gases de escape logra que se de una oxidación completa en las partículas de hidrocarburos (HC) y de monóxido de carbono (CO), en agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) respectivamente.


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El oxigeno extra requerido para la oxidación de los hidrocarburos y el monóxido de carbono es administrado normalmente adicionando aire que proviene de una bomba del motor. Este aire extra se introduce en el múltiple de escape y se denomina aire secundario. La eficiencia de conversión depende de la temperatura del convertidor.

7.4. Catalizador de tres vías. Otro tipo de convertidor catalítico que es de gran importancia para los sistemas modernos de control de emisiones el es catalizador de tres vías. Este utiliza una formula especifica que contiene platino, paladio y rodio para reducir las emisiones de Óxidos Nitrosos y para oxidar los hidrocarburos y el monóxido de carbono, todo al mismo tiempo. Para que el catalizador de tres vías funcione correctamente deben cumplirse varios requisitos o condiciones. La primer de ellas es que la proporción entre la cantidad de aire y combustible que se introduce en la cámara se ajustará a limites establecidos 14,5/1 (Limite Lambda:1). Los motores con mezclas pobres de lambda mayor a 1 son más económicos pero emiten mucha mayor concentración de N2O3. Los niveles ricos (lambda menor a 1) emiten más hidrocarburos que no ha combustionado y CO (monóxido de carbono, una de las sustancias más tóxicas). Otro aspecto importante es que la temperatura debe ser mayor a 250º C para que se produzca la catálisis y el dispositivo sea efectivo. Se diseña al catalizador con un calefactor auxiliar para garantizar que la temperatura llegue a ese rango antes de 90 segundos. Con mezcla rica y mas de 500º C se remueve el azufre depositado en el interior del dispositivo, produciendo ácido sulfúrico de olor fuerte y desagradable, que a niveles superiores a 10 ppm es muy dañino para la salud. El umbral del mal olor está muy por debajo de esos niveles, así el usuario puede detectar el problema sin arriesgar su salud, y al menor indicio de mal olor llevar su unidad al especialista


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Prácticas de Laboratorio


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Practica : Bomba de Combustible y Medición del Caudal de Combustible Inyectado En esta práctica se medirá la alimentación Instrumentos Necesarios:

• Tablero TAT-1/EV • Multímetro. • Cronómetro

Procedimiento:

1. Coloque el dial del multímetro para mediciones de voltaje y seleccione el rango de 10 V.

2. Conecte el multímetro en el conector número 103 de la bomba de combustible.

3. Gire la llave de encendido a la posición de contacto activado

4. Mida el valor de voltaje y el tiempo que dura:

a. Voltaje: ________V b. Tiempo:________S

¿Cuál es el objetivo de este tiempo de alimentación de voltaje a la bomba? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Gire la llave a la posición de encendido del motor para encender el tablero. 6. Gire el acelerador de la válvula de mariposa y observe el cambio en el

voltaje

Válvula cerrada V Apertura Media V


134

Apertura Máxima V ¿A que se debe el cambio en el voltaje de alimentación de la bomba de combustible? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7. Desconecte el multímetro del tablero. 8. Prepare el cronometro para la medición del tiempo que tarda en llenar el

cilindro hasta el volumen de 50 cc. 9. Cierre la válvula del cilindro acrílico justo en el momento en que inicie la

medición. Para vaciar el cilindro abra nuevamente la válvula.

10. Realice la medición anterior para las tres posiciones de la válvula de mariposa. En cada caso observe el caudal que muestra el medidor de caudal del tablero y compárelo con el obtenido.

Tiempo (Seg) Caudal(l/min) Válvula cerrada Apertura Media Apertura Máxima

11. Con los datos obtenidos en la medición anterior calcule el caudal de combustible y compárelos con los medidos anteriormente.

Caudal(l/min)Válvula cerrada Apertura Media Apertura Máxima


135

12. Repita la medición de caudal solo que ahora varíe la posición del selector de carga externa. La válvula de mariposa en los tres casos debe permanecer en su estado normal. Observe como varia el caudal inyectado dependiendo de la carga.

13. Comente como varía el caudal de combustible inyectado dependiendo del estado de operación del motor.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tipo de Carga. Caudal(l/min) Carga normal Carga en subida Carga en bajada


136

Practica : Sensor de Posición del la Mariposa Instrumentos Necesarios

• Tablero TAT-1/EV • Multímetro digital.

Procedimiento:

1. Coloque el dial del multímetro para medir voltajes en el orden de 10 V.

2. Identifique los conectores para la medición del sensor de posición de la mariposa, número 161.

3. En este caso se tienen tres conectores, el conector A corresponde a

la tierra. El conector B proporciona la señal de referencia y el conector C es el voltaje variable.

4. Conecte la tierra del multímetro con la tierra o conector A y el positivo del multímetro al conector B y mida el voltaje.

Voltaje: V

5. Conecte ahora el positivo del multímetro al conector A

6. Mida el voltaje en las tres posiciones de la válvula de mariposa y realice una grafica de posición contra voltaje.

Posición de la Mariposa Voltaje (V) Cerrada Apertura media Apertura Completa


137

Práctica: Sensor de fase del motor Instrumentos Necesarios:

1. Puntas de osciloscopio. 2. Multímetro digital. 3. Puntas de osciloscopio.

Procedimiento

1. Identifique el sensor de fase así como sus conectores en K47

El sensor de fase tiene una señal de referencia y otra variable 2. Conecte el cable rojo del multímetro al conector número 2 y el negro

conéctelo a la referencia A1 de la bateria. 3. Conecta el positivo de la punta del osciloscopio con el cable rojo y el

negativo o tierra conéctelo con el cable negro o negativo. 4. Conecte la punta del osciloscopio en el canal A del osciloscopio. 5. Coloque la división de tiempo del osciloscopio en 0.5 ms y el voltaje

del canal A en 1 V. 6. Encienda el osciloscopio y luego el tablero. El regimen de

revoluciones debe se de aproximadamente 2000 RPM. 7. Observe la señal emitida por este sensor. Debe ser parecida a la que

se muestra a continuación.

8. Aumente la velocidad de giro del motor y analice que cambios se dan

en la señal que se genera en el sensor


138

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Utilizando la cuadricula del osciloscopio determine el voltaje del

punto mas alto de esta señal. Voltaje pico: ____________V

10. ¿Explique a que se debe la forma de la onda que genera este sensor?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


139

Práctica : Sensor de régimen de giro del motor Instrumentos necesarios

• Osciloscopio • Multímetro • Puntas de Osciloscopio • Cables de multímetro.

Procedimiento:

1. Conecte la punta de osciloscopio en el canal A.

2. Seleccione la medición de corriente alterna en el osciloscopio. 3. Coloque la división de tiempo en 1 ms. 4. Identifique el sensor de giro y sus conectores en K46

5. Conecte los cables del multímetro al tablero y a la punta del

osciloscopio como se muestra a continuación. El conector 1 se debe conectar al positivo y el 2 al negativo o tierra de la punta del osciloscopio.


140

6. Encienda el tablero y observe la señal de la onda que se genera en la pantalla del osciloscopio. Esta debe ser similar a las que se muestran a continuación.

7. Cambie la velocidad de rotación del motor y observe los cambios en la señal.

8. Mida la frecuencia de la onda que se genera en el osciloscopio y el voltaje de la misma:

Frecuencia: ___________Hz Voltaje:______________V

9. ¿Qué sucede con la frecuencia de la onda cuando aumenta la velocidad de giro del motor?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Nota: La señal en el osciloscopio puede variar y pude ser necesario realizar varias modificaciones para poder observar la señal de manera correcta.


141

Práctica : Sensor de temperatura y presión del aire Instrumentos necesarios:

• Multímetro digital • Tabler TAT-2A/EV

Procedimiento

1. Coloque el multímetro para la medición de voltaje. 2. Localice el sensor de presión y temperatura y sus conectores en

K43

3. Para la medición de la temperatura de aire utilice los conectores 1 y

2 junto con la perilla derecha. En el caso de la presión utilice la perilla de la derecha y los conectores 3 y 4.

4. Mida el voltaje para cada una de las trece posiciones que tiene la perilla de la temperatura.

Posición Voltaje Posición Voltaje 1 8 2 9 3 10


142

4 11 5 12 6 13 7 5. Calcule la temperatura para que indica cada uno de los puntos si se

sabe que la temperatura mínima es de –22°C y la mayor es de 107°C. Utilice los datos de voltaje obtenidos en el inciso anterior y por medio de interpolación calcule los datos.

Posición Temperatura Posición Temperatura 1 -22 8 2 9 3 10 4 11 5 12 6 13 107 7

6. Realice una grafica de temperatura contra voltaje. 7. Proceda a realizar la medición del sensor de presión para cada una

de las posiciones de la perilla. Nota: El tablero debe estar operando para realizar esta medición, ponga atención en los tiempos de la inyección cuando gira la perilla.

Posición Voltaje Posición Voltaje 1 8 2 9 3 10


143

4 11 5 12 6 13 7 8. La presión correspondiente a la posición número uno es de 1186

mbar y para la número trece es de 152 mbar. Utilice la interpolación y los valores de voltaje del inciso anterior para obtener los valores intermedios.

Posición Presión Posición Presión 1 1186 8 2 9 3 10 4 11 5 12 6 13 152 7 9. Realice una grafica de presión contra voltaje


144

10. ¿Cómo varia el voltaje respecto de la presión y la temperatura del aire?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. ¿Cómo varía el tiempo de inyección dependiendo de la medida de la presión?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


145

Práctica: Sensor de Velocidad del Vehículo Instrumentos necesarios:

• Tablero TAT – 2A/EV • Osciloscopio • Punta de Osciloscopio • Cables de Multímetro

Procedimiento

1. Identifique el sensor de velocidad y sus conectores en K84.

2. Conecte la punta del osciloscopio. 3. Conecte la terminal positiva de la punta del osciloscopio con el

conector 2 de K84 y la terminal negativa a la referencia negativa de la batería en A1. Para conectar la punta de osciloscopio utilice los cables del multímetro.

4. Encienda el tablero. 5. Obtenga los valores de voltaje, frecuencia y velocidad

correspondiente para cada una de las posiciones del variador de velocidad. La señal generada debe ser similar a la que se muestra a continuación.


146

Posición Periodo (ms)

Frecuencia Velocidad (km/h) Voltaje

1 2 3 4 5 6 7 6. Realice una grafica en la cual se muestre la relación que existe entre

el voltaje y la velocidad.


147

Práctica: Sensor del pedal del acelerador Instrumentos necesarios

1. Tablero TAT-2A/EV 2. Multímetro digital

Procedimiento:

1. Prepare el multímetro para medición de voltaje. 2. Identifique el potenciómetro del pedal del acelerador asi como sus

conectores en K55.

El potenciómetro cuenta con dos pistas internas para la medición del voltaje. La pista número uno se mide entre las terminales 3(-) y 4(+) y la pista número dos entre las terminales 5(-) y 6(+).

3. Para esta práctica se modificará la posición del potenciómetro para

cinco casos específicos. La tabla esta según su porcentaje de desplazamiento

100% 75% 50% 25% 0%

4. Para la medición de voltajes de cada una de las pistas debe colocar

los cables de la siguiente manera:

Pista 1 Pista 2

5. Encienda el tablero.


148

6. Llene la siguiente tabla con los valores que se le solicitan 7. Desconecte la alimentación de voltaje del tablero, pulsando el botón

de emergencia. Desconecte la batería del tablero. 8. Mida la resistencia de las pistas del potenciómetro en las mismas

posiciones.

9.

Posición del acelerador

Tensión Pista 1 (V)

Tensión Pista 2 (V)

100% 75% 50% 25% 0%

Posición del acelerador

Resistencia Pista 1 (kΩ)

Resistencia Pista 2 (Ω)

100% 75% 50% 25% 0%


149

Práctica: Análisis de la señal de Inyección en Sistema Monopunto Instrumentos necesarios

• Osciloscopio. • Puntas de Osciloscopio. • Multímetro digital.

Procedimiento

1. Identifique los conectores del Inyector de combustible en 141.

2. Conecte el cable rojo del multímetro en el conector 2 y el negro

conéctelo a la referencia negativa de la batería en 25.

3. Conecte la punta del osciloscopio en el canal A y seleccione la

medición de corriente alterna. 4. Gradúe el voltaje en el orden de 5 V y la división de tiempo en 2 ms.

5. Conecte los cables del multímetro a la punta del osciloscopio como

se muestra a continuación.


150

6. Encienda el osciloscopio. 7. Encienda el tablero TAT-1/EV 8. Observe la señal que se genera en el osciloscopio. Debe se parecida

a la que se muestra a continuación

9. Determine el voltaje pico de la señal

Voltaje pico: V 10. Aumente la velocidad por medio del acelerador.

¿Sufrió algún cambio la señal? Si fue así, comente ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


151

Práctica : Tiempos y señal de inyección en sistema multipunto. Instrumentos necesarios:

• Tablero TAT-2A/EV • Multímetro digital. • Osciloscopio • Dos puntas de osciloscopio

Procedimiento

4. Identifique los conectores de los cuatro inyectores N70.

5. Utilice los cables del multímetro, conecte el cable positivo (rojo) al conector 2 del N70-1 y el negativo conéctelo a la referencia de la batería.

6. Conecte la punta del osciloscopio y seleccione la medición de corriente alterna. Coloque la división de voltaje en 5 V y la división de tiempo en 2 mS.

7. Conecte los cable del multímetro con la punta del osciloscopio


152

8. La señal obtenida debe ser similar a la que se muestra a

continuación.

9. Determine el voltaje pico de la señal utilizando la cuadrícula del

osciloscopio. V: . .

10. Varíe las revoluciones del tablero con el control de RPM del tablero. 11. Apague el tablero TAT 2A/EV. 12. Tome otro cable rojo de multímetro y conéctelo en el conector 2 del

N70-2

13. Conecte la segunda punta del osciloscopio en el canal B del

osciloscopio.

14. Tome el cable del multímetro que conecto en el paso 9 y conéctelo al positivo de la punta de osciloscopio del canal B.

15. La terminal negativa de la punta de osciloscopio del canal B

conéctela en el mismo cable que la del canal A.


153

16. En el osciloscopio seleccione el canal B para observar la señal de

este inyector. ¿Existe alguna diferencia entre la señal generada por el inyector número 2 con la señal generada por el inyector número 1?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

17. Desplace hacia abajo la posición vertical de la señal del cana B. Esto

se realiza por medio de la perilla que se muestra a continuación.

18. Seleccione, en el osciloscopio, la opción para ver la señal de ambos

canales. Para ello el selector SOURCE debe estar en LINE y el selector VERT MODE debe estar en DUAL.

19. Varíe la división de voltaje a 0.5 ms. 20. La señal del canal A servirá como guía en los demás pasos. Como

guía se tomara la siguiente orientación de los ejes en la pantalla del osciloscopio.

21. La señales que se muestran en el osciloscopio corresponden a la

señal de los inyectores Número 1 y Número 2.


154

22. Determine, utilizando y la cuadricula del osciloscopio, el tiempo que

existe entre cada uno del pulsos de inyección. También observe, en base a la señal de A, de que lado esta la nueva señal

Tiempo: . Lado: .

23. Apague el tablero. 24. Desconecte el cable del conector 2 del N70-2 y ahora conéctelo en el

conector 2 del N70-3.

25. Encienda el tablero. 26. Determine el tiempo que existe ahora entre cada pulso de inyección

y la ubicación de la señal relativa a A. Tiempo: . Ubicación: .

27. Apague el tablero y ahora cambie la señala hacia el conector 1 del N70-4.

28. Encienda el tablero y determine el tiempo que existe entre las dos

señales. Tiempo: . Ubicación: .

29. Realice una gráfica de las señales de inyección con relación al tiempo que existe entre cada una de ellas. Tome como referencia o


155

cero la señal del Inyector número 1. Nota: Utilice la escala de tiempo que utilizo en el osciloscopio.

30. En base a la grafica, ¿Qué tipo de inyección tiene este tablero? ¿Cuál es el orden de la inyección?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


156

Práctica : Señal de la Bobina en sistemas monopunto Instrumentos Necesarios

• Osciloscopio • Puntas de Osciloscopio • Puntas de Multímetro Digital • Cables de multímetro.

Parte 1: Sistemas Monopunto Procedimiento

1. Ubique los conectores de las bobinas de encendido en 16 y 16A.

2. Conecte el cable positivo (rojo) del multímetro al conector 2 en 16 y el

negativo(negro) a la referencia negativa de la batería en 25.

3. Conecte la punta de osciloscopio. 4. Conecte las terminales de la punta de osciloscopio con las terminales de los

cables de multímetro. 5. Encienda el osciloscopio. 6. Coloque la división de voltaje en 5 V/div y la divisón de tiempo en 2 ms. 7. El selector de carga del tablero debe estar en su posición normal. 8. Encienda el tablero. La señal obtenida debe ser similar a la que a

continuación se muestra.


157

9. Determine la frecuencia y el periodo de esta señal:

Frecuencia: Hz Periodo: Seg.

10. Apague el tablero. 11. Conecte la otra punta del osciloscopio al canal B. 12. Conecte otro cable de multímetro al conector 2 de 16A.

13. Conecte la terminal positiva de la punta de osciloscopio de canal B con la

terminal del cable que conecto en el inciso anterior. 14. La terminal negativa de la punta de osciloscopio la debe conectar en la

misma terminal de la punta del canal A. 15. Seleccione el tablero la opción para ver la señal de ambos canales. 16. La señal debe ser como la que se muestra:

17. Determine la diferencia de tiempo que existe entre las dos señales:

Tiempo: ____________ms 18. ¿Qué significado tienen las dos señales que obtuvo en el inciso anterior? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


158

Práctica : Señal de la Bobina en sistema multipunto Instrumentos Necesarios

• Osciloscopio • Puntas de Osciloscopio • Puntas de Multímetro Digital • Cables de multímetro.

Sistema Multipunto Procedimiento

1. Ubique el conector de la bobina de encendido en A30

2. Conecte el cable positivo(rojo) del multímetro al conector número dos de

A30 y el negativo(negro) a la referencia o tierra de la batería en A1.

3. Conecte la punta del osciloscopio al canal A. 4. Conecte la terminal positiva de la punta con el cable positivo (rojo) que

conecto al tablero y los negativos respectivamente. 5. Seleccione la división de tiempo en el rango de 2 ms y la división de voltaje

en 5 voltios/div. El osciloscopio debe estar seleccionado para la medición de corriente alterna.

6. Encienda el Osciloscopio. 7. Encienda el tablero y gradúe la velocidad de rotación del motor a 2000

RPM. 8. Encienda el tablero. Se debe generar una señal similar a la que se muestra

a continuación.


159

9. Determine la frecuencia de esta señal: Frecuencia: __________ Hz

10. Apague el tablero. 11. Conecte otra punta de osciloscopio al canal B 12. La terminal positiva de esta punta conéctela al conector 2 de N70-1 y la

negativa a la referencia negativa de la batería en A1. Para esto utilice los cables del multímetro.

13. Seleccione en el osciloscopio la opción para ver la señal de ambos canales. 14. Mueva la posición vertical de las señales de los dos canales para que no

estén superpuestas. 15. Encienda el tablero. 16. La señal generada debe ser similar a la que se muestra a continuación.

¿Qué relación existe entre las dos señales que se observan en el osciloscopio? ¿ A qué corresponde cada una de ellas? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


160

Práctica: Utilización del Tester de diagnosis Sistema Multipunto Instrumentación necesaria

• Tester de diagnosis TEXA. • Módulo KL para el tester.

Procedimiento

1. Ubique la conexión para la toma de diagnostico en el tablero.

2. Verifique que el escáner tenga el modulo KL, de no ser así coloque

este modulo en el escáner. Nota: El modulo se encuentra en la parte posterior del escáner.

3. Dentro de los accesorios del escáner se encuentra un cable de kit en uso con un selector de posiciones.


161

4. Conecte el escáner con este cable de kit en uso. IMPORTANTE: el conector tiene un lado especifico que se conecta al escáner. Inserte con cuidado el conector en el escáner siguiendo las ranuras que se encuentran en el conector.

5. Conecte el cable con alimentación de voltaje con el conector del

cable del kit en uso.

6. Conecte las terminales del cable de alimentación de voltaje al

onector de la batería del tablero A1.


162

7. Seleccione el cable conector de 16 pines para el tablero.

8. Conecte este cable en el extremo libre del cable de kit en uso. Siga

la guía de las ranuras e insértelo lentamente ya que los pines se pueden dañar.

9. Conecte el cable a la toma de diagnosis del tablero.

10. A continuación se muestra una guía con las teclas principales para la operación del escáner durante esta práctica.

11. Una vez conectado el escáner, conecte el tablero pero no lo encienda.


163

12. Encienda el escáner, se desplegara la siguiente pantalla.

13. Seleccione la opción de autodiagnósis y presione la tecla Enter. 14. En la siguiente pantalla seleccione ubique la marca FIAT utilizando

los cursores y presione la tecla Enter.

15. En la siguiente pantalla seleccione el modelo Punto (188) y presione la tecla Enter.

16. En la motorización seleccione el 1.2i 16v Kat y presione la tecla

Enter.


164

17. Seleccione el Tipo de Sistema de Inyección y presione la tecla Enter.

18. Seleccione el código de motor que aparece en la pantalla. 19. Debe aparecer la siguiente pantalla, presione la tecla enter:

20. Seleccione la versión Euro 3 y presione la tecla Enter.

21. Coloque el conmutador del cable de kit en uso en la posición que se indica en la pantalla. Presione Enter.

22. En la siguiente pantalla presione Enter nuevamente. 23. Aparecerá una pantalla de espera y luego se desplegará la siguiente

pantalla:


165

24. Encienda el tablero y luego pulse la tecla Enter 25. Con los cursores seleccione los campos que desea medir y presione

enter sobre cada uno de ellos. Con esto se mostrará el valor correspondiente a este parámetro.

26. En el tablero varíe, a su criterio, alguno parámetros y observe los

cambio en el tester de diagnosis. 27. En el tester puede seleccionar mas parámetros de los que se

muestran. Para ello coloque el cursos sobre cualquier cantidad y presione los cursores laterales. Para seleccionar el parámetro deseado presione la tecla enter y se mostrará el valor correspondiente.


166

28. Las variables o parámetros que se pueden medir en el tester son las siguientes:

RPM del Motor Régimen

máximo del motor.

Temperatura del Agua.

Temperatura del Aire.

Flujo másico del Aire.

Avance del encendido.

Tensión Lambda Posterior.

Carga del Motor Tensión de la

Batería Tiempo de

inyección. Aceleración

vertical. Apertura de la

mariposa.


167

MARCO V


168

CONCLUSIONES

• El libro de texto con prácticas de laboratorio representa un gran apoyo para

el estudiante de Autotrónica así como para el docente que imparte el curso ya que la inyección de gasolina constituye una de las bases mas importantes para el conocimiento de la Autotrónica actualmente

• El desarrollo del libro esta enfocado a los sistemas de inyección de gasolina en general lo cual permitirá poder desarrollar las prácticas de una forma ordenada a través de las guías de laboratorio.

• La guía desarrollada en el libro permitirá adecuar cada una de las diferentes prácticas de acuerdo al programa del curso.

• El laboratorio de Autotrónica de la Universidad Rafael Landívar constituye una gran oportunidad para el aprendizaje de la inyección electrónica de Gasolina.


169

RECOMENDACIONES

• Utilizar como complemento a este libro de texto y las prácticas de

laboratorio los diversos tutoriales didácticos e interactivos que existen en el laboratorio de Autotrónica, los cuales pueden apoyar al alumno y/o docente.

• El área de laboratorio se puede utilizar con un máximo de tres alumnos por estación de trabajo.

• Utilizar el laboratorio en horarios fuera de los asignados para el curso y que los alumnos puedan reforzar su aprendizaje.

• Para la explicación de los diferentes tableros se pueden utilizar los medios visuales que existen en el laboratorio, tal es el caso de la cañoneras. Esto permite que varios alumnos puedan observar el desarrollo de la práctica.


170

REFERENCIAS BIBLIOGÁFICAS

• Achaerandio Suazo, Luis (1992). Iniciación a la Práctica de la Investigación. (5ta. edición). Universidad Rafael Landívar. Guatemala.

• De Castro, Miguel (2001). Inyección de Gasolina. Sistemas Monopunto. México. Ediciones CEAC.

• Bonnick, Allan. (2001). Automotive computer controlled systems: diagnostic tools and techniques. Butterworth-Heinemann

• Aird, Forbes. BOSCH Fuel Injection Systems. HPBooks • Bosch, Robert (1995). Gasoline Fuel-Injection System L-Jetronic. • I.E.S. Virgen del Espino. Motores Térmicos y sus sistema auxiliares:

Sistema L-Jetronic. • I.E.S. Virgen del Espino. Motores Térmicos y sus sistema auxiliares:

Sistema Monotronic. • Ribbens, Ph.D. William B. (1998). Understanding Automotive Electronics

(Newnes) .Ed. Butterworth–Heinemann. • GIL, HERMOGENES. (2001) Sistemas de Inyección de Gasolina. México.

Editorial CEAC. • Arpem Networks. INYECCIÓN EN MOTORES GASOLINA.

http://www.arpem.com/tecnica/inyeccion/inyeccion_p.html#tipos • Navarro, Julio Hernan. Inyección Gasolina.

Http://www.todomecanica.com/sistemas-inyeccion-gasolina.html • Dani meganeboy. Inyección de Gasolina.

http://mecanicavirtual.org/inyecci-gasoli-intro.htm


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ANEXOS


172

ANEXO 1 A continuación se listan las practicas que se puede realizar en el laboratorio de Autotrónica como complemento a las que se plantean en el libro. En cada una se lista el tablero, el tutorial y la sección de cada uno de ellos EB- 604 Operación del Motor

• Prueba de Diagnosis 1: Sensor de Temperatura del motor. • Prueba de Diagnosis 2: Sensor de Presión. • Prueba de Diagnosis 3: Sensor de Posición. • Prueba de Diagnosis 4: Sistema de Encendido. • Prueba de Diagnosis 5: Sensor TPS • Prueba de Diagnosis 6: Sistema de Encendido. (Bujias)

EB- 605 Sensores y Controles del Motor.

• Sensor de temperatura del Motor. • Diagrama Altitud-Presión. • Sensor de Posición de la válvula EGR • Prueba de Diagnosis 1: Electroválvula de Inyección • Prueba de Diagnosis 2: Sensor de Temperatura del Refrigerante. • Prueba de Diagnosis 3: Sensor de Posición del Acelerador. • Prueba de Diagnosis 4: Sensor de Temperatura del Aire.

EB- 606 Sistema de control de Emisiones

• Medición de la Cupla • Efecto de la Temperatura • Sensor de Oxigeno • Prueba de Diagnosis 1: Inyector. • Prueba de Diagnosis 2: Sensor de Temperatura del Refrigerante • Prueba de Diagnosis 3: Válvula de Aire • Prueba de Diagnosis 4: Válvula EGR

eAT-301 Measuring Instruments Techniques (SIU)

• Modulo 7: Osciloscopio automotriz y Ondas AC • Modulo 8: Pruebas del sistema de Encendido con multímetro • Modulo 9: Pruebas del sistema de Encendido con Osciloscopio.


173

GLOSARIO

AGR :Siglas del sistema de recirculación de gases de escape (Exhaust Gas Recirculation) en su denominación alemana.

Avance al encendido : El salto de la chispa en el interior del encendido no se desarrolla de forma teórica, es decir, cuando el pistón se encuentra en el punto muerto superior del cilindro en la fase de compresión. La chispa se crea un poco antes de que dicho pistón se encuentre en el punto muerto superior, creándose una explosión progresiva.

Bomba de combustible: Elemento del circuito de alimentación de los motores de gasolina y el algunos diesel, encargado de llevar el combustible hacia el acumulador, bomba de inyección o rampa de inyectores, - en los gasolina -, y a la bomba de inyección en las motorizaciones diesel, evitando que estando parado el motor, el circuito se descargue hacia el depósito de combustible.

Bobina: Elemento del sistema de encendido cuya finalidad es elevar la tensión eléctrica a partir de una baja tensión (12v) para conseguir la diferencia de tensión que creará la chispa en el electrodo de la bujía.

Bujía :Elemento encargado de permitir el salto de una chispa eléctrica en el interior de la cámara de combustión de un motor de gasolina Cámara de combustión : Cavidad donde se inicia la combustión y está formada por la culata y la parte superior del pistón cuando está en el punto muerto superior (PMS). En la cámara de combustión se encuentran las válvulas que permiten la entrada y salida de los gases al interior del cilindro.

Canister : Filtro de carbón activo para hidrocarburos. Es uno de los componentes del sistema de recirculación de gases de hidrocarburos.

Carrera: Se conoce como carrera al desplazamiento que tiene que realizar el pistón desde su Punto Muerto Inferior (PMI) hasta su Punto Muerto Superior (PMS). La cilindrada de un motor está en función de la carrera y de la superficie del pistón. Catalizador: Acelerador de la reacción química que combina los compuestos de los gases de escape para obtener dióxido de carbono y vapor de agua como elementos finales. Utiliza platino y rodio para como elementos aceleradores Colector de admisión: Conducto por el cual el aire accede hasta las canalizaciones de la culata. El colector queda sujeto a la culata del motor a través de pernos. El diseño del colector de admisión condiciona en parte el llenado de los cilindros. Se fabrica en aleaciones de aluminio e incluso en materiales plásticos.


174

Colector de escape: Conducto por el cual el aire quemado sale del interior de la cámara de combustión y es canalizado hacia el sistema de escape. Se fabrica en fundición de hierro para que soporte las altas temperaturas de los gases de escape.

Combustión: Autoinflamación del gasoil en el interior del cilindro originada por la alta temperatura del aire en compresión.

Consumo específico: Relación que existe entre el combustible que se introduce a la cámara de combustión para ser quemado y suministrar una determinada unidad de potencia y durante una unidad de tiempo determinada.

DIN: Siglas de Deutsche Institut für Normung que es el Instituto Alemán de Normalización.

EGR: Exhaust Gas Recirculation. Sistema de recirculación de gases de escape

Encendido: Sistema eléctrico o electrónico del vehículo encargado de suministrar la chispa en el interior del cilindro para la explosión de la mezcla.

Factor Lambda: Relación entre la cantidad de aire que entra al motor para ser consumida y la que tendría que entrar para conseguir la mezcla estequiométrica.

Inyección Monopunto: Tipo de inyección gasolina que tiene un inyector común para la preparación de la mezcla.

Inyección Multipunto: Tipo de inyección gasolina que tiene un inyector por cada cilindro.

Lambda: Nombre utilizado en el mundo del automóvil para hacer referencia a la mezcla estequiométrica de aire y combustible.

Régimen: En relación a los motores es la velocidad angular o las revoluciones por minuto a las que gira un eje. El régimen de ralentí son las revoluciones que mantiene el motor cuando no se acciona el acelerador. El régimen de potencia máxima es el número de revoluciones a las que se obtiene la máxima potencia del motor.

Ralentí: Número de revoluciones por minuto mínimo a que se ajusta un motor para mantener su funcionamiento de forma estable aunque no se esté accionando el acelerador. El ralentí puede ser modificado según los consumidores de energía que estén conectados como el aire acondicionado, el electroventilador, las luces, etc. Suele estar comprendido entre las 700 y las 1.100 rpm.

elaboraciÓn de libro de texto con prÁcticas de …

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