INYECCIÓN ELECTRÓNICA EN
MOTOCICLETAS
Universidad Auteco
2.013
JUSTIFICACIÓN
Con este documento podrás conocer los principios de funcionamiento de los sistemas de inyección electrónica de combustible, al finalizar comprenderás los conceptos tecnológicos básicos, aplicados en los sistemas de inyección electrónica de gasolina para Motos, ser capaz de analizar los desarrollos técnicos y tendencias de desarrollo de los sistemas a estudiar, conocer la técnica de funcionamiento y ser capaz de resolver problemas de averías y puesta a punto de sistemas FI.
Un poco de Historia…
Inicios de la Inyección de Combustible
Debido a un mayor control de emisión de gases contaminantes, mayor eficiencia en los motores y el desarrollo de la electrónica se han introducido mejoras y asistencias en los sistemas de alimentación de combustible.
Cuando el motor de combustión interna se usó para los aeroplanos y automóviles a principios de los años 20, los motores estaban provistos principalmente con un carburador. Sin embargo, los sistemas de carburador con una cámara de flotador tienen problemas para el uso en aeroplanos, ya que la posición de un aeroplano no sólo es horizontal sino que se mueve en tres dimensiones.
La temperatura tan baja de las altitudes congelará el combustible. El sistema de inyección de combustible se desarrolló basado en la tecnología de las bombas de inyección de los motores diésel, durante la segunda guerra mundial.
Después de la segunda guerra mundial, se adoptaron muchas tecnologías de los aeroplanos a los motores de los automóviles y debido a esto, la inyección de combustible, también se adoptó.
La inyección se usó solamente en vehículos de carreras por su elevado costo comparado con el popular carburador.
Los automóviles de carreras requieren un alto desempeño y buena respuesta y utilizaban un sistema de multi-carburadores.
Los automóviles de carreras lograron buenos resultados y buen desempeño con la inyección de combustible, debido a las mejoras del sistema de admisión. Así que muchas compañías automovilísticas empezaron su desarrollo.
La Inyección Mecánica.
Compañías en Alemania desarrollaron sistemas de inyección; Benz empezó a vender el carro 300SL con un motor con inyección de combustible mecánica en 1957. Esta tecnología se adoptó de un tipo de bomba de inyección tipo émbolo, basada en motores diésel.
Benz lanzó el modelo 200SE en 1958, y este automóvil utilizó un sistema de inyección mecánico pero con un múltiple y un sistema de inyección de grupo en lugar del sistema de inyección directa de los 300SL.
También tenía un sistema para compensar la temperatura del aire de la admisión y la presión atmosférica. Así que éste, era un sistema de inyección mecánico, pero tenía casi el mismo concepto que los motores modernos con inyección electrónica.
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El Nacimiento de la Inyección Electrónica de Combustible
Con el desarrollo de la electrónica y principalmente de los transistores, solucionando problemas de confiabilidad debido al rompimiento cuando alcanzabas temperaturas de trabajo en base a la refrigeración, se logró el avance en los sistemas de inyección electrónica.
Filtro de combustible Múltiple de combustible
Bomba de Combustible alimentación
Primer Sistema
El primer sistema de inyección electrónica fue lanzado por Bendix de los Estados Unidos en 1957. Este sistema de inyección de combustible se llamó Electrojector.
El control de emisiones en los años 60 en USA desarrollo la industria. Bosch lanzó un sistema de inyección de combustible en 1967, llamado
“D-Jetronic”.
El sistema D-Jectronic detecta la presión negativa de la admisión y calcula el volumen del aire de la admisión. Después, basado en este volumen de aire, decide el volumen de la inyección y controla la relación de aire / combustible.
L-Jetronic
Bosch desarrollo en 1972 un sistema de flujo de masa utilizo un medidor de flujo de aire, para detectar el volumen del aire de la admisión llamándolo L-Jetronic logrando un sistema de “quemado pobre”.
K – Jetronic
Los fabricantes de automóviles deportivos Europeos, Porsche y Ferrari, aplicaron el sistema de K-Jetronic en sus automóviles de alto rendimiento. La inyección del tipo K-Jetronic, es una columna de inyección continua.
Bosch finalmente llega al primer sistema Motronic:
El cual combina la inyección de gasolina del L-Jetronic con un sistema de encendido electrónico a fin de formar un sistema de regulación del motor completamente integrado.
Historia de la inyección electrónica en las motos
Durante la implementación del control de las emisiones contaminantes específicamente le efecto invernadero, a nivel mundial las motocicletas fueron consideradas como una porción muy pequeña del total de las emisiones.
Por consiguiente, los controles de emisiones no eran aplicados o sólo se hacía de una manera muy lenta y los sistema de inyección de combustible no se requería para el control de gases contaminantes en la motocicleta, además de que era demasiado costosa su implementación comparada con los sistemas de carburador.
El rendimiento de los motores con los sistemas de inyección no era diferenciador debido a los múltiples carburadores que se usaban en las motocicletas.
El desarrollo en los sistemas electrónicos de los automóviles impulso fuertemente la implementación en las motocicletas a principios de los 80´s.
Primeros Modelos Comerciales
Kawasaki desarrolló la Z750GP, la cual usaba un sistema de velocidad de aceleración.
Calculaba el volumen del aire de la admisión del motor por medio de la posición del acelerador (mariposa de gases) sensor TPS y las Rpm del motor Sensor CKP.
Este sistema funcionaba muy bien en grandes aperturas del acelerador era realmente eficiente para hacer el cálculo de la mezcla aire gasolina en esta condición, pero en bajas rpm y en condiciones de aceleraciones desde abajo era poco eficiente y no realizaba bien el cálculo de cuanta gasolina necesitaba.
Honda desarrolló la CX500 Turbo, la cual utilizaba un sistema de inyección tipo D-Jetronic, el cual detectaba el volumen del flujo de aire que le ingresaba al motor por medio de la presión negativa de la admisión sensor MAP y las RPM sensor CKP.
Este sistema funcionaba muy en de bajas a medias RPM, pero en altas no era capaz de medir el ingreso del aire debido a que a grandes aperturas del acelerador de hace 0 en otras palabras el vacío se iguala con la presión atmosférica.
Adicionalmente este motor tenia turbo y comparada con la potencia de motos de mayor cilindrada no era necesario la aplicación de esta tecnología, ya que cuando el turbo entraba en operación la respuesta era brusca y difícil de controlar, por lo tanto esta tecnología no fue bien
recibida por el mercado incluso en algunos países fue prohibida su venta por la cantidad de accidentes que se presentaron.
En 1982, Yamaha desarrolló la XJ750D, la cual usaba un sistema de inyección de combustible tipo flujo de masa, descendiente de la tecnología que se aplicó en algunos carros Toyota de competición.
Conclusiones de la historia
En conclusión, el control de las emisiones se fue volviendo cada vez más y más estricto, y como resultado, la participación de las emisiones de las motocicletas aumentó.
La EU comenzó con el control de las emisiones, seguido por otros países. Actualmente, las motocicletas necesitan reducir las emisiones.
Con los sistemas de inyección electrónica de combustible se obtienen buenas emisiones y esta es la clave tecnológica para reducirlas.
Por esta razón, la inyección electrónica de combustible es aplicada a muchas motocicletas, no sólo a las motocicletas de altas cilindradas, sino también, a pequeñas scooter y modelos Street de uso urbano y cotidiano. El principal enfoque para el desarrollo de la inyección electrónica es la producción de gases contaminantes, no tanto la potencia ya que las motos contaban con sistemas eficientes como múltiples carburadores y sistemas que entregaban altas potencias en motores de cilindradas similares a las de los autos.
Las Primeras Motos con Inyección Electrónica en Colombia
A finales de los ochentas llegaron las primeras motocicletas de inyección electrónica “comerciales” a Colombia las K75 y K100 de BMW que contaban con motores de 3 o 4 cilindros en línea pero con disposición de los cilindros horizontales longitudinales a la moto adicionalmente algunas versiones traían las primeras generaciones de sistemas de frenos ABS.
Al final de los ochenta y principios de los 90 llegaron al país las CX 500 turbo de Honda.
A mediados de los noventa llegaron las BMW R 1100GS que contaron con una versión del sistema Motronic de Bosch que controlaba el ingreso de combustible y su vez el sistema de encendido desde una mismo ECU (Unidad de Control Electrónico).
En el año 2000
Suzuki introdujo la V-strom 1000 en el 2001, rompiendo esquemas tradicionales, además seguiría acompañado de algunos modelos de Yamaha como la TDM 900, Kawasaki con la ER 6N, y desde este punto podemos decir que llego toda la invasión de tecnología hasta nuestros días con sistemas ABS, Redes CAN, Inmovilizadores, Controles de Tracción, Suspensiones Regulables electrónicamente, etc.
El enfoque en la Combustión Completa y precisa es la razón de la inclusión de los sistemas de inyección electrónica de combustible.
La Combustión
Es la reacción química entre el oxígeno y la gasolina. Este proceso es exotérmico (es una reacción con desprendimiento de calor). El calor que desprende dilata el gas situado en el interior del cilindro y éste a su vez provoca el desplazamiento del pistón y así un nuevo giro del motor.
La Reacción química de la combustión
La cantidad de oxígeno contenida por el aire es “teóricamente constante”. Lo mismo ocurre con la proporción de carbono que contiene la gasolina. Teniendo en cuenta este error podemos decir que si la proporción de aire/gasolina es de 14.7 kilogramos de aire por cada kilogramo de gasolina, la combustión que se realiza es completa.
Por lo tanto querrá decir que todo el oxígeno contenido en el aire ha reaccionado con todo el carbono contenido en la gasolina, siendo así, los productos que se desprenden de la combustión son:
Anhídrido carbónico (CO2) Nitrógeno (N2) Agua (H2O).
El volumen del aire de la admisión es decidido por el motor y las condiciones de la conducción y no por el sistema de suministro de combustible.
Esto quiere decir que el propósito del carburador y del sistema de inyección de combustible, es el mismo: “suministrar la adecuada cantidad de combustible, que cumpla con los requerimientos del aire de la admisión y poder hacer una buena combustión”.
En un carburador que utiliza la relación entre el volumen del aire de admisión y el vació (presión negativa), el combustible se suministra por chorros de acuerdo al valor del vació.
En un sistema de inyección de combustible, La ECU (Unidad de control Electrónico) recibe señales
eléctricas acerca de las condiciones de
ambiente, luego calcula el volumen del aire de la admisión, basado en estas condiciones, el calculador determina la duración de la inyección y suministra la cantidad adecuada de combustible para tener una combustión completa.
El combustible es el material que se oxida, más un elemento oxidante llamado comburente, de forma general se denomina al oxigeno como el comburente típico, este se encuentra en el aire en una concentración de 21% en volumen.
La gasolina está hecha de la mezcla de muchos hidrocarburos, los cuales combinan carbón e hidrógeno.
El índice de octano se estableció bajo un estándar de uso comercial para motores a gasolina, este consiste en asignarle valor de 100 al isooctano (máxima explosividad) y el valor de 0 al heptano (explosividad mínima o cero). Así por ejemplo una gasolina de 90 octanos está constituida por una del 90% de isooctano y 10% de heptano.
La combustión es una reacción química, la gasolina contiene hidrocarburos y se expresa siguiendo la fórmula de una reacción química.
Fórmula 1-1:
CaHb + x O2 → a /CO2 + b /2 H20
(Gasolina) (Aire) (Dióxido de carbón) (Agua)
Esta relación de la reacción química, la masa de la gasolina y del aire es llamada "relación de Aire – Combustible” (A/C), tengamos presente que esta relación varia acorde a los diferentes combustibles o aditivos como el alcohol que se agrega la gasolina o las gasolinas oxigenadas etc.
El volumen del aire de la admisión y la masa del aire
El volumen del aire de la admisión es casi decidido por la carrera de admisión. Pero la relación entre el volumen del aire y la masa del aire no siempre es proporcional.
La masa del aire depende de: La temperatura
La presión atmosférica La humedad.
Sí, la relación A/C cambia de acuerdo a las condiciones del tiempo o del ambiente.
La Presión atmosférica
La presión atmosférica es baja en las altas altitudes por ejemplo 2600msnm (Bogotá) y como resultado la densidad del aire también es baja. Por ejemplo, si la relación A/C es de 14.7 a nivel del mar y si la motocicleta se mueve hasta una alta altitud, entonces la relación A/C se hará rica debido a que la densidad del aire es baja.
Ejemplo
0 msnm 2600 msnm CARTAGENA BOGOTA
14.7kg 12kg
La Temperatura
Si la temperatura es alta 40°C, entonces la densidad del aire bajará (igual que en altas altitudes) y como resultado, la masa del aire decrecerá.
La relación A/C será más rica en una ambiente de temperaturas altas (barranquilla) como en tiempo de frio (Pasto).
Debemos de tener presente que en países con estaciones climáticas podemos tener temperaturas frías a nivel del mar, no debemos de asociar la temperatura con la altura como sucede en países como el nuestro que no tienen estaciones por estar cerca del meridiano del ecuador.
Ejemplo
10°C 36°C PASTO BARRANQUILLA
14.7kg 12kg
La Humedad
Si la humedad relativa del ambiente aumenta, entonces la cantidad de agua aumentará en el aire. Como resultado, la masa del aire disminuirá, nuestro país es especial bajo esta condición debido a los altos porcentajes de humedad que tenemos por ser un país tropical.
Ejemplo
10% 60%
Humedad
Vapor de agua
La Relación Estequiométrica
Cuando la relación de aire y gasolina es la que proporciona una combustión completa se la denomina relación estequiométrica.
Una vez queda establecido el valor de la relación estequiométrica, lo usaremos como unidad base para el control de las dosificaciones, usando
la letra griega lambda minúscula () como símbolo, que relaciona el
volumen de aire aspirado por el motor con la cantidad teórica de aire necesario para realizar una combustión completa, sin variar la cantidad de gasolina aspirada por el motor.
Estequiométrica A/C 14.7 (Factor de exceso de
aire λ =1)
Aire =14.7kg
Combustible =1kg
Gasolina
Mezcla
claGasolina
A/C Estequiométrica
A/C Actual
λ=
El valor de lambda () puede moverse en tres zonas, lambda () igual a la unidad (1), lambda () menor que la unidad y lambda () mayor que la unidad.
La primera donde lambda () es igual a la unidad, por ser igual el
numerador que el denominador, la denominaremos como MEZCLA ESTEQUIOMÉTRICA.
La segunda, donde lambda () es menor que la unidad se trabaja con un
defecto de aire, o lo que es lo mismo un exceso de gasolina, a esta mezcla
la llamaremos MEZCLA RICA. Por último, en la zona donde lambda () es
mayor que la unidad, tendremos una mezcla con un exceso de aire, o lo que es lo mismo un defecto de gasolina, por ello la denominamos comúnmente como MEZCLA POBRE.
Mezclas Ricas:
A=10.0kg
La Escases del aire λ <1
Gasolina =1kg
Necesidad Teórica del aire
Volumen del aire
λ=
A/C Estequiométrica 14.7
A/C Actual 10.0
Ejemplo 2
En el caso donde la cantidad de gasolina es 1kg y la cantidad de aire es 17kg
Mezcla Pobre
A=17.0kg
En esta condición, la cantidad de aire es demasiada para la cantidad de combustible, esto se llama “Mezcla pobre".
Aire
Gasolina =1kg
A/C Estequiométrica 14.7
A/C Actual 17
Conclusiones del Factor Lamba
El motor requiere una relación A/C apropiada, no demasiada alta (demasiado pobre) y no demasiada baja (demasiado rica).
Si ésta no se suministra, entonces el motor no puede realizar una buena combustión.
Si A/C es menor de 8, entonces es demasiada rica y el motor empieza a fallar.
Si A/C es más de 20, entonces está demasiado pobre y el motor también fallará.
Sin tener en cuenta en que esté funcionando el sistema de suministro, el carburador o la inyección de combustible, el motor necesita la adecuada cantidad de combustible que concuerde con la cantidad adecuada de aire, de otra manera, no se podrá tener una buena combustión.
Variación en la producción de los gases de escape
Actualmente no es tan importante la potencia, como el consumo o la contaminación. Por ello estudiaremos los efectos que produce la variación de la mezcla sobre los gases de escape.
Los gases emitidos por un motor de combustión interna de gasolina son, principalmente, de dos tipos: inofensivos y contaminantes.
Los primeros están formados, fundamentalmente, por Nitrógeno, Oxígeno, Dióxido de Carbono, vapor de agua e Hidrógeno. Los segundos o contaminantes están formados, fundamentalmente, por el Monóxido de Carbono, Hidrocarburos, Óxidos de Nitrógeno y Plomo.
Inofensivos
El nitrógeno es un gas inerte que se encuentra presente en el aire que respiramos en una concentración del 79%. Debido a las altas temperaturas existentes en el motor, el Nitrógeno se oxida formando pequeñas cantidades de Óxidos de Nitrógeno, aunque sea gas inerte a temperatura ambiente.
El oxígeno es uno de los elementos indispensables para combustión y se encuentra presente en el aire en una concentración de un 21%. Si su mezcla es demasiado rica o demasiado pobre, el Oxígeno no podrá oxidar todos los enlaces de Hidrocarburos y será expulsado con el resto de los gases de escape.
El vapor de agua se produce como consecuencia de la combustión, mediante la oxidación del Hidrógeno, y se libera junto con los gases de escape.
El Dióxido de Carbono producido por la combustión completa del Carbono no resulta nocivo para seres vivos y constituye una fuente de alimentación para las plantas verdes, gracias a la fotosíntesis. Se produce como consecuencia lógica de la combustión. Sin embargo, un incremento desmesurado de la concentración de Dióxido de Carbono en la atmósfera puede producir variaciones climáticas a gran escala (el llamado efecto invertebrado).
Recordemos que, cuando disponíamos de una mezcla estequiométrica los gases producidos eran: anhídrido carbónico (CO2), nitrógeno (N2) procedente del mismo aire, y agua (H2O). Pero si no disponemos de la mezcla estequiométrica, los gases de escape se convierten en:
Monóxido de carbono (CO) Anhídrido carbónico (CO2) Hidrocarburos (HC)
Óxidos de nitrógenos (NOx)
Producción de CO
El monóxido de carbono o óxido de carbono (CO) es un gas incoloro, inoloro, tóxico y muy peligroso, en concentraciones altas y tiempos largos de exposición puede provocar en la sangre la transformación irreversible de la Hemoglobina, molécula encargada de transportar el oxígeno desde los pulmones a las células del organismo, en Carboxihemoglobina, incapaz de cumplir esa función. Por eso, concentraciones superiores de CO al 0,3% en volumen resultan mortales.
La falta de oxígeno en la combustión hace que ésta no se produzca completamente y se forme Monóxido de Carbono en lugar de Dióxido de Carbono. En un vehículo, la aparición de mayores concentraciones en el escape de CO indica la existencia de una mezcla inicial rica de oxígeno.
Producción de CO2
El dióxido de carbono o también llamado anhídrido carbónico (CO2), no es tóxico para el hombre.
Cualquier combustión incluso la del mismo ser humano cuando respira, produce anhídrido carbónico. Este gas produce el efecto invernadero que hace elevar la temperatura del planeta, provocando cambios climáticos. Su producción más elevada se presenta para una proporción igual a la estequiométrica, por ser el dióxido de carbono uno de los elementos resultantes de la combustión ideal. Para mezclas pobres desciende al no
realizar una correcta combustión. Por otra parte si la mezcla es rica, el porcentaje de dióxido de carbono también desciende, pero esta vez por motivos distintos.
En mezclas ricas, existe más combustible del necesario, por ello no habrá suficiente oxígeno para oxidar completamente todo el carbono, de esta manera se observará un descenso del anhídrido carbónico, al mismo tiempo que se apreciará un aumento del monóxido de carbono.
Producción de HC
Al trasladar la dosificación hacia mezclas más ricas, observamos un aumento casi exponencial de la producción de hidrocarburos. La causa es la falta de oxígeno, no pudiendo reaccionar completamente todas las cadenas de carbono que conforman la gasolina. Pero si la mezcla es demasiado pobre también aumenta la producción de hidrocarburos, a causa de una mala propagación de la llama, evitando que se realice una combustión completa.
Dependiendo de su estructura molecular, presentan diferentes efectos nocivos. El Benceno, por ejemplo es venenoso por sí mismo, y la exposición a este gas provoca irritaciones en la piel, ojos y conductos respiratorios; si el nivel es muy alto, provocará depresiones, mareos dolores de cabeza y náuseas. El benceno es uno de los múltiples causantes de cáncer. Su presencia se debe a los componentes incombustibles de la mezcla o a las reacciones intermedias del proceso de combustión, las cuales son también responsables de la producción de Aldehídos y Fenoles.
La presencia simultánea de Hidrocarburos, Óxidos de Nitrógeno, rayos ultravioleta y la estratificación atmosférica conduce a la formación del smog fotoquímico, de consecuencias muy graves para la salud de los seres vivos.
Producción de NOX
Su producción máxima se presenta en una dosificación ligeramente superior a la estequiométrica. Sin embargo, variando la dosificación, ya sea hacia mezclas más pobres o más ricas, observamos un descenso de la producción de óxidos de nitrógeno. La causa, en ambos casos, es el descenso de temperatura dentro de la cámara de combustión y recordemos que la temperatura era una de las causas de la formación de óxidos de nitrógeno NOX; No solo irritan la mucosa sino que en combinación con Hidrocarburos contenidos en el smog y con la humedad del aire producen Ácidos Nitrosos, que posteriormente caen sobre la tierra
en forma de lluvia acida y contaminan grandes áreas, algunas veces situadas a cientos de kilómetros del lugar de origen de la contaminación. Nota:
El Plomo es el metal más peligroso contenido en los aditivos del combustible. Inhalado puede provocar la formación de coágulos o trombos en la sangre, de gravísimas consecuencias patológicas. Se encuentran presente en las gasolinas en forma de Tetra-etilo de Plomo y se utiliza en su producción para elevar su índice de octano y, también, en motorizaciones antiguas como lubricantes de los asistentes de válvulas. En las gasolinas sin Plomo se ha sustituido este metal por otros componentes menos contaminantes que también proporcionan un índice de octano alto, para los convertidores catalíticos que se encuentran en los escapes la presencia de este material destruye su funcionamiento.
Conclusión de la Combustión en motores de explosión
Combustible= Gasolina formada por Hidrocarburos (HC)
Comburente= Oxígeno (O2)
El O2 procede del aire atmosférico (en volumen 21% de O2 y 79% de N2)
Combustión ideal con mezcla estequiométrica
Combustión real Gasolina =1kg Aire (14.7Kg)
Compresión/ Encendido/ Quemado
Nitrógeno (N2) Anhídrido Carbono (CO2) Agua (H2O)
Aire Gasolina
Encendido/Que
Compresión/ Encendido/ Quemado
Nitrógeno (N2) Anhídrido Carbono (CO2) Agua (H2O)
Oxigeno (O2)
Sales de Plomo
Monóxidos de Carbono (CO) Hidrocarburos (HC)
Óxidos de Nitrógeno (NOX)
Carbonilla Estequiométrica=
Anhídrido Sulfuroso (SO2)
Oxidantes
Eliminados con Catalizador
Eliminados de la Gasolina
Clasificación de los sistemas de Inyección
El objetivo fundamental de un equipo de inyección de gasolina es proporcionar al motor una mezcla de aire y gasolina en las condiciones de preparación adecuadas, para que la combustión se realice rápidamente con un completo quemado de todo el combustible aportado. Con ello, se intenta conseguir la liberación de toda la energía calorífica que el citado combustible puede aportar. Este objetivo básico se ve dificultado por la gran variabilidad que se produce en los requerimientos de un motor de motocicleta, y que provoca que un sólo equipo tenga dificultades para hacer frente a todas estas variaciones.
La inyección se impone últimamente como el sistema más eficaz de alimentación, siendo actualmente el sustituto de los carburadores.
De acuerdo al número de inyectores
La inyección multipunto. La inyección Mono punto.
En un sistema de inyección Mono punto (UN INYECTOR) ej. Duke 200 o Downtown 300 se dispone de un solo inyector en una posición similar a la que tendría un carburador. La principal diferencia que tiene el sistema con el carburador es que la cantidad de gasolina inyectada no depende directamente de la depresión en el colector.
En un sistema de inyección multipunto de gasolina se dispone de un inyector para cada cilindro (múltiples Inyectores) Ej. Ninja 300 que se encuentra dispuesto en el colector de admisión correspondiente. Esto quiere decir que la alimentación de cada cilindro se produce individualmente y no en conjunto como se hace en el sistema con carburador y en la inyección Mono punto.
1 Inyector 2 Carburadores 2 Inyectores
Por otra parte también se debe destacar que los inyectores deben estar diseñados con la suficiente precisión como para que se produzca una mejor pulverización en cualquier condición de funcionamiento del motor, lo que permite crear una buena mezcla que proporciona la posibilidad de una oxidación muy rápida. Esto facilita la rapidez de la combustión, reduciéndose el tiempo de retraso, lo que resulta muy importante para motores que giran a altas vueltas.
La cantidad de combustible inyectada debe estar, por supuesto, en relación con el aire admitido en el colector de admisión. Por ello el sistema debe disponer de un método para medir el aire. Con la ayuda de los sensores, se consigue determinar la cantidad de combustible necesaria y suficiente para conseguir una mezcla capaz de quemarse en su totalidad en cualquier requerimiento del motor.
Introducción Funcional Mono punto
A pesar de que los sistemas de inyección de gasolina más avanzados implican grandes mejoras en el funcionamiento de la dosificación, existe el problema del elevado coste que implican. La inyección siempre será más cara que un carburador y, por tanto, esto implicará un precio final del vehículo mayor.
Con tal de abaratar costes se intenta simplificar los sistemas tanto mecánica como electrónicamente. Este intento dio lugar a un sistema más sencillo de inyección en que la inyección se produce a través de un
único inyector situado en el cuerpo de aceleración en una posición similar a la que ocuparía un carburador.
El recorrido de la gasolina empieza desde el depósito de donde es aspirada por una bomba eléctrica de gasolina. De ahí la gasolina pasa a un filtro de gasolina. Pasa después a la válvula de inyección (inyector),
que junto con el regulador de presión forman parte del conjunto de regulación de la inyección del combustible.
En lo que respecta al camino seguido por el aire, como se aprecia en el esquema, primero se encuentra con un filtro de aire para la limpieza de impurezas. Seguidamente pasa por el método para medir el caudal de aire que está ingresando, estos sensores envían la información a la ECU. A partir de ahí se introduce la gasolina adecuada a la cantidad de aire. El paso del aire está regulado por una válvula de mariposa que controla la depresión que se forma en el interior del colector de admisión. La mariposa regula el paso del aire pero el método para medir el aire lo cuantifica para dar información a la ECU, que finalmente ordenara el tiempo de abertura del inyector.
La ECU recibirá información de la temperatura del motor, posición de la mariposa de aceleración, régimen de giro del motor y volumen de aire en el colector de admisión. También puede añadirse a estas informaciones la de una sonda Lambda para mejorar la emisión de gases contaminantes. Este sistema es realmente básico y lo podremos encontrar en motocicletas que precisen un control de la inyección para un cilindro, en motores de más de un cilindro es ineficiente debido a que no se puede controlar con precisión la cantidad de gasolina para cada cilindro.
INTRODUCCION FUNCIONAL EN LA INYECCIÓN MULTIPUNTO
Los equipos de inyección electrónicos multipunto intentan ser los sistemas de alimentación más exactos y actualmente lo son. Para ello basan su concepción en el uso de la electrónica.
Para conseguir una dosificación lo más perfecta posible los equipos de inyección electrónica deben evaluar continuamente una serie de parámetros propios del funcionamiento del motor.
Para la determinación de estos parámetros se utilizan múltiples sensores, que son dispositivos eléctricos capaces de determinar una proporcional modificación de la tensión eléctrica (voltaje) de acuerdo con la magnitud física que controlan (temperatura, presión etc.)
Los sensores transmitirán a la ECU (Unidad de Control Electrónico) la información que luego será procesada para transmitir las órdenes pertinentes al sistema.
Los sistemas electrónicos de inyección multipunto son intermitentes por lo que se deberá disponer de una unidad de control eléctrico que controle la posición del cigüeñal en otras palabras que coordiné el orden en el que se debe de activar el inyector para suministrar la cantidad de gasolina precisa en ese cilindro.
Se han desarrollado múltiples sistemas de inyección electrónica multipunto que han ido mejorando su rendimiento con el paso del tiempo. Actualmente se dispone de unos sistemas electrónicos de inyección de gasolina de gran eficiencia y rendimiento que han constituido una gran mejora en el terreno de la preparación de la mezcla en todos los requerimientos del motor y que se han popularizado en infinidad de modelos de motocicletas de serie.
Estos sistemas han conseguido acercarse al funcionamiento ideal en todas las situaciones que enfrente la motocicleta.
La mejora de rendimiento queda reflejada en una comparativa con un motor de carburador, por el menor consumo, la menor emisión de elementos contaminantes y la mayor potencia obtenida en todos los regímenes del motor.
De acuerdo al lugar donde está el inyector
Inyección directa e indirecta.
La inyección gasolina puede ser directa si el inyector se encuentra colocado en contacto con la cámara de combustión y lanza el combustible en el interior de ella (Motores GDI), o bien indirecta, si la inyección se produce en una posición anterior a la válvula de admisión, en el colector de admisión.
En los sistemas de inyección de gasolina para motocicletas se utiliza mayoritariamente la inyección indirecta. Los inyectores están situados muy cerca de la válvula de admisión y, además, encarados en una posición favorable para que el cono de aspersión tenga la mayor facilidad de entrada por el orificio de las válvulas.
De acuerdo al número de inyecciones
Existe la posibilidad de que el combustible se inyecte de forma continua. Esta forma recibe el nombre de inyección continua y se basa en el hecho de que el combustible inyectado se acumula en el colector de admisión mientras la válvula de admisión permanece cerrada. Cuando se abre la válvula se produce la entrada de la mezcla acumulada y de la nueva que se forma.
Inyección Continua
Los inyectores introducen el combustible de forma continua en los colectores de admisión, previamente dosificada y a presión, la cual puede ser constante o variable.
Inyección Intermitente
Los inyectores introducen el combustible de forma intermitente, es decir; el inyector abre y cierra según recibe órdenes de la centralita de mando. La inyección intermitente se divide a su vez en tres tipos:
SECUENCIAL: El combustible es inyectado en el cilindro solo cuando la
válvula de admisión está abierta, es decir; los inyectores funcionan de uno en uno de forma sincronizada estos se basan principalmente en el mismo orden de encendido.
La cantidad de combustible aportado en este sistema, puede resultar muy precisa y estar de acuerdo con la cantidad de aire que haya ingresado al motor. El inyector regula la cantidad de combustible por el tiempo que permanece abierto, y la frecuencia de apertura depende directamente del régimen de giro del motor.
SEMISECUENCIAL: El combustible es inyectado en los cilindros de forma
que los inyectores solo abren y cierran de dos en dos es decir por parejas o por bancos de trabajo, puede ser incluso cada vez que gira el cigüeñal da 360° se produce una inyección.
SIMULTANEA: El combustible es inyectado en los cilindros por todos los
inyectores a la vez, es decir; abren y cierran todos los inyectores al mismo tiempo.
De acuerdo al método para medir el volumen del aire en la admisión.
Existen básicamente dos métodos para medir el aire que está ingresando al motor, estos son el método directo o indirecto.
Método directo El sistema de flujo de masa, mide el volumen del aire de
la admisión directamente.
El método directo se basa en el principio de tener un componente que mide el aire directamente como un caudalimetro, un medidor de hilo caliente entre otros, este método es realmente eficiente para una mezcla exacta pero ocupa mucho espacio en las cajas filtros lo que no es bueno para la evolución de la optimización del espacio hoy en las motos.
En el funcionamiento de los motores de motocicleta que manejan el doble de rpm que los de los carros aproximadamente para entregar su potencia el flujo del aire mantendría abierta la paleta por ejemplo del caudalimetro.
La compañía Alemana, Bosch, desarrolló este sistema y lo llamó L-Jetronic, tomado de la palabra Alemana “Luft” (“Luft” significa Aire).
Método Indirecto
El método indirecto se basa en hacer un cálculo del volumen del aire de la admisión y se hace utilizando la relación con la presión de admisión del múltiple, el ángulo de abertura del acelerador y la velocidad del motor. Con estos valores la ECU calcula el volumen de aire.
El sistema de medición indirecta, que usa la presión de admisión en el múltiple, es llamado “Sistema de densidad de la velocidad”.
El sistema de medición indirecta, el cual usa el ángulo de aceleración, es llamado “Sistema de velocidad de la aceleración”.
En los siguientes párrafos se explican estos sistemas con más detalle.
Método de densidad de la velocidad
El método de la densidad de la velocidad determina el volumen de aire de la admisión desde la presión del aire de la admisión (SENSOR MAP) y la velocidad del motor (SENSOR CKP) y calcula el volumen de la inyección del combustible de necesaria (duración de la inyección).
Pero el volumen de aire de la admisión simplemente no es proporcional con la presión del aire de la admisión. Por esto, este sistema necesita compensaciones de varios sensores para decidir el volumen exacto de aire. Por otro lado, el sensor de presión del aire de la admisión es más pequeño que el medidor del sistema del flujo de aire.
Este sistema de densidad de la velocidad tiene un diseño libre para ser instalado en la motocicleta y no afecta la respuesta de la aceleración. La compañía Alemana Bosch también desarrolló este sistema de densidad de la velocidad. Este sistema se llamó D-Jetronic, debido a la palabra Alemana "Druck Mengemesser" ("Druck" es la palabra Alemana para la Presión). En los sistemas de inyección actuales se usa este método para medir con precisión cuando la carga del motor es ligera a una velocidad de ralentí o baja, la ECU determina la cantidad de inyección calculándola desde el vacío del acelerador (voltaje de salida del sensor MAP ) Este método se denomina Método D-J (modo de velocidad baja).
q=∝Q/Ne
Volumen de inyección q (Señal de inyección)
Inyector
Velocidad del motor
Ne
ECU
Unidad de control
Sensor de presión / Vacio
Presión aire admisión P
Método de Velocidad de aceleración
El método de velocidad de aceleración determina el volumen de aire de la admisión desde el ángulo de abertura del acelerador (SENSOR TPS) y la velocidad del motor (SENSOR CKP) y calcula el volumen de la inyección de combustible (duración de la inyección).
Este sistema detecta directamente el ángulo de aceleración y da una buena respuesta. Por lo tanto, este sistema es utilizado en motores de alto rendimiento.
Pero el volumen del aire de la admisión simplemente no es proporcional con el ángulo de aceleración, especialmente a baja velocidad. La relación entre el ángulo de aceleración y el volumen del aire de la admisión es más complicada que en el método de densidad de la velocidad.
Por lo tanto, el método de velocidad de la aceleración es usado en combinación con otros métodos, como el método de la densidad de la velocidad.
Método α-N: A medida que aumenta la velocidad y que la carga del motor pasa de media a pesada, la ECU determina la cantidad de inyección calculándola desde la abertura del acelerador (voltaje de salida del sensor del acelerador) y desde la velocidad del motor.
Método de velocidad de Aceleración
ECU
Unidad de control electrónica
Inyector
Válvula de aceleración Múltiple admisión
Velocidad del motor
Ne
Volumen de inyección q (Señal de inyección)
Sensor de posición de aceleración
Angulo de abertura de aceleración
α
Estructura de Control Electrónico
El principio de funcionamiento se basa en contar con Sensores, Calculadores y Actuadores.
Sensores: Transforman las señales físicas como lo son la temperatura del
motor, la posición del cigüeñal, la presión atmosférica entre otras en variables eléctricas (variación de voltaje o cambio de frecuencia) enviándoselas al calculador.
Calculadores: Es el encargado de recibir las señales eléctricas de los
sensores, con esta información calcular la cantidad de gasolina que requiere para esa masa de aire que está ingresando al motor y así lograr las combustiones completas por medio de la activación de los actuadores, a su vez tienes el control de la gestión del motor como puede ser encender el ventilador del radiador.
Actuadores: Son los componentes electromagnéticos que finalmente
hacen la función mecánica ordenada por el calculador en función de la Gestión del motor, transforman una señal eléctrica en una señal física como el movimiento.
Sistema Kawasaki DFI (Digital Fuel Injection)
1. ECU
2. Batería 12 V 8 Ah
3. Interruptor de punto muerto 4. Sensor de presión del aire de admisión
5. Válvula de conmutación de aire 6. Sensor de temperatura del agua 7. Sensor de velocidad
8. Sensor de caída del vehículo 9. Sensor de oxígeno (modelos equipados)
10. Sensor del cigüeñal
11. Sensor del acelerador principal 12. Inyectores de combustible 13. Actuador de la válvula del subacelerador
14. Sensor del subacelerador
15. Sensor de temperatura del aire de admisión
Los sistemas digitales de inyección de combustible (DFI, por sus siglas en inglés) de Kawasaki están diseñados para aumentar el rendimiento, la facilidad de manejo y la eficiencia. Un control preciso de la mezcla de combustible, un mayor kilometraje y menos requisitos de mantenimiento son algunas de las ventajas que tiene el sistema DFI con respecto a un sistema de carburador tradicional.
Operación básica del sistema
El sistema DFI emplea una microcomputadora que monitorea continuamente los parámetros de operación del motor a través de una serie de sensores. La microcomputadora convierte los datos provenientes de los sensores en “datos digitales”, luego utiliza la información para calcular la sincronización y duración de la inyección para producir la mezcla ideal de combustible.
Este sistema de inyección electrónica se basa en la medición de ciertos parámetros, como la cantidad o densidad de aire que ingresa al motor, la temperatura del mismo, la temperatura del motor en el cual está instalado, la cantidad de aceleración que implanta el conductor al y otras más que las seguiremos analizando con el avance del análisis de los sistemas más modernos.
Estos parámetros son medidos para “informar” a una computadora, el cual los relaciona y logra enviar señales eléctricas de gran precisión a las válvulas eléctricas (inyectores) ya que logran inyectar combustible con una cierta presión de alimentación. El combustible finalmente pulverizado se mezcla con el aire aspirado por el motor y esta mezcla ideal se combustiona dentro de la cámara.
De la perfección de las señales que lleguen al calculador depende la calidad de la mezcla que ingrese al motor, por lo que cada fabricante de motocicletas ha utilizado la mayor cantidad de elementos que supone son los más importantes para tenerlos en cuenta en su sistema, y justamente de estos se derivan las diferencias de los sistemas que los estudiaremos más adelante.
Los tres elemento del sistema de inyección
Al entender el proceso que se requiere para inyectar combustible, podemos mencionar ahora que se requieren de tres sistemas básicos en un sistema de inyección: el primero será el sistema de señales o
sensores que deberán informar a la computadora de las PARÁMETROS
más importantes para una relación ideal de mezcla; un segundo elemento es la alimentación del combustible que debe llegar hasta las válvulas de inyección o inyectores, lo cual alista al sistema para mezclarlo con el aire aspirado y el último elemento es el sistema de control que lo realiza la computadora, es decir, recibe las señales de los sensores, las cuales las transforma en pulsos eléctricos hasta los inyectores, abriéndolos el tiempo requerido para lograr inyectar una cantidad específica de combustible. En el esquema se puede notar los tres elementos que deben trabajar en conjunto para obtener el resultado esperado.
Sistema de Alimentación
Una bomba eléctrica de gran potencia aspira el combustible del depósito y lo envía con gran fuerza y caudal hasta una “rampa o flauta de inyectores”. Para ello se filtra primeramente al combustible para evitar que las posibles impurezas dañen a los elementos del sistema de alimentación, inclusive utilizando un filtro amplio y fino antes de la bomba, para que esta última tampoco se dañe o bloquee con las basuras del depósito.
Todos y cada uno de los inyectores están conectados a la rampa o flauta, para que el combustible esté listo para ser inyectado cuando se lo requiera.
Como la bomba está “sobre dimensionada” en todos los sistemas, tanto en la presión que se requiere como en el caudal de entrega, se necesita de un sistema de control que mantenga en el sistema una presión estable, del cual se encarga el regulador de presión. Este debe mantener la presión para la cual ha sido diseñado el sistema y permite el retorno del excedente al tanque. Combustible antes de presurizar Combustible Presurizado presurizar Combustible retornado al tanque
1. Depósito de Combustible
2. Filtro de Combustible (altas presiones) 3. Regulador de presión de Combustible 4. Tubo de suministro “Rampa de Inyectores” 5. Inyectores de Combustible
6. Mangueras de suministro de Combustible 7. Filtro de Combustible de Malla (baja presión) 8. Bomba de Combustible.
Depósitos de Combustible
En las motocicletas de inyección electrónica la principal particularidad del tanque de combustibles se basa en el hecho en el que estos pueden manejar alguna presión a diferencia de los sistemas de carburador que requieren de la presión atmosférica para hacer bajar el combustible (usan la gravedad) adicionalmente se han diseñado de manera que la bomba no pueda succionar aire hasta en condiciones extremas, como en el caso de nivel muy bajo, otra particularidad que posee un depósito de las nuevas generaciones es que se ha usado con más frecuencia los materiales plásticos, evitando la corrosión.
Bomba de Combustible
Por la mayor presión de trabajo y por mantener una presión constante y estable en el sistema, en todos los sistemas modernos se ha instalado una bomba eléctrica de gran potencia, la cual debe alimentar a todos los inyectores con caudal y una presión constante.
La bomba no es más que un motor eléctrico de imanes permanentes de gran potencia, el cual impulsa a una bomba de rodillos o de paletas.
Bomba gasolina
La compacta bomba de gasolina está localizada dentro del depósito de gasolina, en la parte baja.
El primer sistema, es decir la bomba de rodillos es el más utilizado, especialmente en bombas en donde se requiere alimentar con una gran presión.
Como la bomba adquiere una temperatura bastante alta durante su funcionamiento, se la ha diseñado para que esté inmersa en el mismo depósito, con lo cual el mismo combustible se encarga de enfriarla.
También se ha utilizado este procedimiento, ya que la bomba, al no tener mucha fuerza para succionar el combustible, necesita estar alojada lo más cercana al depósito y en el nivel inferior de este, que es el lugar idóneo para su instalación.
Otra particularidad que tiene esta bomba de combustible es la de poseer dos válvulas. La primera es una válvula de seguridad de sobre presión o presión máxima de trabajo y la segunda es una válvula de una sola vía (válvula check), la cual se encarga de evitar el retorno del combustible del sistema hacia el depósito a través de la misma bomba.
La válvula de presión máxima está diseñada para que se abra en caso de obstrucción del filtro o del conducto de presión, así como de defectos en el regulador de presión o del mismo sistema, abriendo un conducto de presión hacia el tanque, manteniéndose el combustible circulando entre la bomba y el tanque evitando entregar una presión mayor a la establecida como límite de seguridad.
Como lo dijimos anteriormente la bomba de combustible de un sistema de inyección está sobre-dimensionada, ya que la cantidad y la presión que necesitan los inyectores será siempre menor al que puede entregar la bomba. Se la ha diseñado de esta forma, ya que se trata de mantener una presión estable en el sistema, así como un caudal suficiente de entrega, para que los inyectores puedan enviar a los cilindros la cantidad necesaria sin restricciones, aún en casos extremos de aceleración bruscas, de taponamiento de los filtros, y hasta una mala alimentación de tensión eléctrica a la bomba.
Generalmente se han diseñado bombas de combustible para que tengan una vida útil igual que la de un vehículo, razón por la cual generalmente está sellada, sin oportunidad de reparación.
Cuando el rotor es movido por el motor se produce entre la parte delantera y la posterior de la ranura del álabe una presión diferencial, como si estuviera visto en dirección angular, debido a la fricción del fluido. Este proceso tiene lugar continuamente, causando que la presión del combustible suba. El combustible presurizado se deja salir, entonces, de la cámara de la bomba y se descarga a través del contorno del motor y la válvula antirretorno.
FILTRO DE COMBUSTIBLE
Es el elemento del sistema que ha sido diseñado para proteger de suciedades a los inyectores y al regulador de combustible, así como al resto de elementos del sistema de alimentación. Es prácticamente el único elemento del sistema de inyección que está expuesto a un mantenimiento y recambio periódico (en las unidades que es remplazable), ya el resto de elementos han sido diseñados para funcionar un largo período, sin necesidad de mantenimiento.
Es por estas razones que se requiere de un control importante en el cambio periódico del mismo, cambio que se intensificará si las condiciones del combustible, por suciedad o mala calidad así lo requieren.
El filtro está diseñado de un papel micro poroso de alta calidad. El cual puede retener impurezas hasta de 2 a 3 micrones. Este papel es enrollado dentro de un cuerpo plástico.
Dependiendo de la calidad del sistema y de la duración de su poder de filtrado, los fabricantes lo construyen de diferente tamaño, el cual le puede brindar un tiempo más prolongado de cambio.
Es muy importante entender que, el constructor ha diseñado su Filtro de combustible para que dure, en condiciones normales, el tiempo que recomienda su cambio está incluida en los manuales de servicio, es sabido que dentro de las condiciones ideales mencionadas no está contando la mala calidad de nuestro combustible, ni la presencia del agua en él y tampoco la mayor cantidad de impurezas que están presentes, Por estas razones, es recomendable indicar que la experiencia propia es un factor de gran ayuda para determinar el período de remplazo de los filtros, evitando
de esta forma contaminar los elementos que requieren absoluta limpieza y ausencia total de agua.
Otro factor importante que mencionamos es que, la calidad y la cantidad del papel filtrante de un filtro original no tiene competidor con filtro “parecidos”, ya que la duración recomendada se verá notablemente reducida al utilizar falsificaciones o filtros de mala calidad.
Filtros de alta presión
Filtro de Baja Presión
EL Regulador de Presión
Como ya se ha dicho, se requiere de un elemento capaz de mantener una presión estable en la rampa de inyectores, presión con la cual deberá trabajar el sistema y el cual podrá inyectar un caudal exacto de combustible.
Si la presión fuera variable o inestable, para una señal en tiempo de inyección generada por la computadora, el caudal inyectado sería también inestable, lo que ocasionaría una incorrecta mezcla aire combustible que admita el motor.
Si existe una mezcla mal lograda, automáticamente la combustión y la potencia del motor disminuirán notablemente, generando además una contaminación mayor en los gases quemados que se dirigen a la Atmósfera. Es por ello que se necesita de una gran exactitud de la presión existente en los inyectores y este trabajo lo realiza el regulador
de presión.
El regulador está conformado de dos cámaras, separadas ellas por un muelle calibrado. En la primera cámara existe un conducto de entrada del combustible y un conducto de salida o retorno, el cual está taponado por una válvula de asiento plano, la misma que es presionada por el muelle que empuja al diafragma.
Cuando la presión de alimentación de la bomba ha llenado a esta cámara, la presión empieza a aumentar, hasta lograr vencer la tensión del muelle calibrado, empujando al diafragma y abriéndose la válvula de salida, con lo cual el combustible retorna al depósito.
En la segunda cámara, se encuentra alojado el muelle calibrado que controla la presión a lo establecido por el sistema en relación al número de inyectores, la cilindrada entre otras consideraciones que requieran tener más o menos presión.
En la mayoría de sistemas se ha optado por utilizar un valor referencial que es de aproximadamente 2.5 bar (35.5 lb/pulg ²) para algunos sistemas hasta 3.5 bar (49.7 lb/pulg ²) aunque existen variaciones en este valor, dependiendo del diseño del constructor, normalmente siempre se van a mover por estos rangos pero para pruebas de diagnóstico es necesario contar con el dato del manual de servicio como referencia.
Otro Diseños de regulador de presión Cámara del Resorte Salida Resorte Diafragma Válvula Asiento Retorno combustible
Rampa de Inyectores
Para mantener una presión igual en todos y cada uno de los inyectores del sistema, se ha diseñado un elemento que esté conectado con ellos y al cual se le pueda alimentar del combustible proveniente de la bomba.
Este elemento es una rampa o “flauta”, llamada así por su forma. La rampa no es más que un cuerpo hueco, generalmente plástico en donde están conectadas las tomas de alimentación de los inyectores.
Bomba de Combustible completa integrada con filtro de baja, filtro de alta, regulador de presión e indicador de reserva de combustible.
TIEMPO DE INYECCIÓN (VOLUMEN BASICO DE INYECCIÓN)
El sistema de inyección electrónica requiere de varios sensores que detecten los valores importantes que deben ser medidos, para que con esta información pueda determinar el calculador el tiempo de actuación de los inyectores y con ello inyectar la cantidad exacta de combustible.
Existen parámetros muy importantes, como son por ejemplo la temperatura del refrigerante del motor, la temperatura del aire aspirado, a cantidad de aire aspirado por el motor, el número de revoluciones, la cantidad de aceleración y muchos otros, todos ellos que sirven de señales eléctricas para la computadora, la misma que los traduce en valores y determina la cantidad de combustible a inyectarse.
Para las compensaciones al tiempo básico se determinan según las señales procedentes de varios sensores que detectan las condiciones del motor y de la conducción.
Sensores
Sensor TPS Sensores de Posición de la Mariposa (Throttle Position Sensor)
Instalado en el cuerpo del colector de admisión (cuerpo de aceleración) está conectado a la mariposa que regula el paso de aire. Por medio de un potenciómetro varia el voltaje de la señal suministrada al ECU.
Este sensor suministra la información de la posición exacta de la mariposa que le sirve al calculador para saber cuáles son los requerimientos del conductor para la moto aceleración, ralentí en otras palabras logra incrementar la potencia cuando se lo requiere.
El Potenciómetro localizado en el eje de la Mariposa no es más que una resistencia que varía con el movimiento angular del eje. Se alimenta con una tensión definida (5 voltios) en dos de sus tres pines (alimentación – masa – señal) y por el tercer pin sale una señal variable de voltaje, señal que se dirige al calculador.
La Computadora, al recibir la primera señal, Voltaje Bajo (mariposa cerrada) identifica como “ralentí” esta información es importante para controlar los actuadores de ralentí (Ejemplo Válvula ISC), cuando el motor lleva un margen de revoluciones superior por ejemplo cuando pasamos de abrir el acelerador y lo soltamos en un semáforo que se encuentra en rojo el calculador interpreta esta señal como "desaceleración" y no envía señal a los inyectores, dejando de inyectar en ese momento para evitar "desperdicio de combustible" en esta etapa, hasta que el motor baje hasta aproximadamente a las 1.800 RPM o cerca al ralentí de cada motor en específico, momento en el cual, los inyectores vuelven a inyectar.
Esta característica se presenta solamente en los sistemas de Inyección, debido a que, a diferencia de los sistemas de alimentación con carburador, en los cuales se desperdicia combustible en estas etapas de trabajo del motor, esta función es diseñada para que la ECU trabaje en forma económica, reduciendo considerablemente el consumo de combustible del motor.
En el caso cuando el voltaje de señal de este sensor supera su rango de mariposa cerrada entra en la lectura de aceleración que significa primeramente un incremento en el combustible inyectado junto con un adelantó en el punto de encendido para que el motor reaccione y responda con agilidad.
La ventaja de este tipo de TPS con potenciómetro radica fundamentalmente en que el calculador puede saber con exactitud la posición del acelerador y el ángulo de apertura de la mariposa, con lo cual puede calcular con mayor exactitud el caudal de combustible que debe de inyectar.
Adicionalmente con este sensor el fabricante puede administrar mejor el torque que se puede obtener del motor, adelantando o retardando el punto de encendido, de acuerdo a las necesidades.
A) Sensor TPS
B) Conector Sensor TPS
Diagrama Eléctrico KTM DUKE 200 (Sistema Bosch)
Diagrama Eléctrico TPS KAWASAKI Ninja 300 (Sistema Keihin)
1. ECU
2. Sensor TPS
3. Junta Impermeable (Voltaje de Referencia +) 4. Junta Impermeable (Masa de los Sensores -)
Grafica con Osciloscopio Lo que debemos observar:
El osciloscopio debería comenzar su trazo en el momento que comenzamos a mover el eje de la mariposa.
La señal de voltaje deberá subir suavemente, luego bajar suavemente (dependiendo de la velocidad de la apertura y cierre)
Los picos, las interrupciones o las caídas intermitentes de voltaje en la forma de onda indican un problema en el sensor.
Comprobación: Con la referencia del manual de servicio para la
motocicleta del modelo y año en específico se puede medir la salida de voltaje en el cable de señal, el manual nos entrega el valor de voltaje que debe de entregar este sensor con la mariposa cerrada, junto con el valor totalmente abierto, los dos datos de referencia son importantes, pero el dato de mayor relevancia es el de mariposa cerrada ya que este afecta seriamente la posible pérdida de ralentí y un poco el aumento del consumo de combustible.
Por ser una señal tan precisa actualmente Kawasaki brinda el valor de voltaje en precisión de milésima de voltio
Voltaje de salida
Estándar: 1,020 a 1,050 V CC al ralentí.
4,212 a 4,322 V CC a pleno gas (referencia).
La precisión en el voltaje es tan importante para este sensor en las motocicletas Kawasaki que debemos de tener en cuenta la siguiente nota.
NOTA
Abra el acelerador y verifique que el voltaje de salida aumenta. El voltaje estándar se refiere al valor cuando los datos del voltaje durante la inspección del voltaje de entrada son exactamente 5 V. Cuando el voltaje de entrada es diferente a 5 V, derive un rango de voltaje del modo siguiente.
Ejemplo:
En el caso de un voltaje de entrada de 4,75 V. 1,020 × 4,75 ÷ 5,00 = 0,969 V
1,050 × 4,75 ÷ 5,00 = 0,998 V
Sensor MAP Sensor de Presión de la Admision (Atmosferica y/o Admision “Vacio”) (Manifold Absolute Pressure)
Inicialmente se lo utilizaba en los sistemas de Encendido Electrónico, como medidor de depresión del motor, enviando al Módulo electrónico la señal, calculando el Módulo esta aspiración y relacionándola para adelantar o retardar el punto de encendido del Motor. Como su regularidad es notable, se inició aplicando al Sensor como un parámetro para relacionarlo con la cantidad de aire que requiere el motor en sus etapas de aceleración.
Al medir la depresión del motor ocasionada en el colector de admisión con este sensor, no solamente se puede medir este valor importante, sino que se puede relacionar con la presión atmosférica existente, de tal manera que la Computadora puede calcular la altura sobre el nivel del mar en el cual está trabajando la motocicleta, regulando con ello la cantidad apropiada de combustible inyectado.
Esta función es igual a la de un Sensor barométrico o Altimétrico, de tal manera que cumple con dos funciones importantes de forma simultánea, aunque que existen motocicletas con dos y tres sensores de este tipo por ejemplo: La KTM 990 adventure que tiene un sensor MAP para cada cilindro, ósea dos por su motor en V y otro sensor para medir la presión atmosférica, así controla más y mejor las condiciones de operación de cada cilindro y la presión atmosférica; en otras palabras la ECU puede determinar ordenes de encendido diferentes para el cilindro delantero o trasero dependiendo del desgaste y demás variables de trabajo.
Como la mayoría de sistemas de Inyección modernos instalados en las motocicletas están trabajando en conjunto con el Sistema de Encendido, la información de la depresión y la altura sobre el nivel del mar permiten al Calculador saber exactamente cuál es el momento más oportuno para que la chispa eléctrica salte dentro de la cámara de combustión, con lo cual se logra una combustión más eficiente y con ello una menor contaminación a la atmósfera de los gases de escape. La combinación de este sensor con el sensor de Oxígeno ha llegado a generar una combustión altamente eficiente y con ello la eficiencia y mayor potencia del motor.
El Sensor MAP está constituido por un elemento "piezoeléctrico" muy sensible, el cual relaciona la Presión atmosférica con la Depresión en el colector de admisión. Esta relación calculada logra entregar una señal en forma de variación de Voltaje al Calculador, la que se encarga de inyectar la cantidad exacta de combustible, por medio de los Inyectores. Adicionalmente adelantará o retardará el punto de encendido, de acuerdo a las necesidades y al programa de avance necesario en cada motor.
Para lograr su medición, el sensor dispone de un tubo que está conectado con el colector de admisión o sencillamente está localizado directamente en él.
En algunas versiones modernas, el sensor MAP dispone de un sensor de Temperatura en su mismo cuerpo ejemplo la DUKE 200, de tal forma que puede informar a la Centralita estos dos parámetros de forma simultánea, este Sensor, debido a sus características y sencillez, ha sido adoptado como uno de los sensores más exactos en los modernos Sistemas de Inyección.
Este sensor tiene hoy más aplicaciones a las mencionada anteriormente en el modelo Ninja 300, ER-6N, Versys 650 entre otras unidades no está equipado ni con el sensor de presión atmosférica ni con el sensor de posición del árbol de levas por separado, como sustitución de estos sensores, el Calculador reconoce la presión atmosférica y la carrera de admisión del Nº 1 a partir de la señal del sensor de presión de aire de entrada (MAP).
La ECU detecta la presión atmosférica cuando el interruptor principal está en ON (encendido).
Cuando el motor está en marcha, la ECU también reconoce la presión atmosférica cuando se abre completamente el acelerador el “Vacio” se hace cero lo que le sirve al sistema para compensar la altura adicionalmente reconoce la carrera de admisión mediante la forma de onda de la presión de empuje y, por lo tanto, el sistema puede reconocer las diferencias entre cada carrera para determinar el orden de encendido y de inyección.
El sensor de presión recibe una señal de 5V voltios desde la ECU y el cambio de presión del múltiple de admisión tiene relación con el voltaje de salida.
MAP DOWNTOWN 300 SISTEMA KEIHIN
Presión atmosférica a nivel del mar
Presión de la admisión a altas revoluciones (Carga alta) Presión de la admisión a bajas revoluciones (Carga baja) Angulo Cigüeñal Angulo de trabajo de la válvula de escape Angulo de trabajo de la válvula de admisión La presión de admisión se iguala la presión atmosférica
a este ángulo del cigüeñal
Punto Muerto Superior de la carrera de Escape
Punto Muerto Superior de la carrera de Compresión 0 20 40 60 80 100 120 140 270 360 0 90 180 270 360 0 Presión (Kpa) -90