UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN
ELECTRÓNICA MULTIPUNTO, EN UN VEHÍCULO
SUZUKI FORSA II”
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
DIEGO ANDRÉS BECERRA BECERRA
DIRECTOR: ING CARLOS ROSALES
DECLARACIÓN
Yo Diego Andrés Becerra Becerra, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
________________________
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “IMPLEMENTACIÓN DE
UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA MULTIPUNTO, EN UN VEHÍCULO SUZUKI FORSA II”, que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz, fue desarrollado por Diego Becerra, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
________________________
ING. CARLOS ROSALES MEDINA
Dedico este proyecto a la memoria de mi Abuelita DELITA quien fue una de las personas más importantes en mi crecimiento, sus consejos así como su dedicación siempre estuvieron presentes a lo largo de mi carrera, para superar los obstáculos que se presentaron día a día.
Dedico a mis Padres TITO y ADRIANA tan significativo logro ya que han estado siempre junto a mi sin dejarme desfallecer bajo ninguna circunstancia que se presentó en el camino, siendo los pilares fundamentales y mi orgullo para seguir adelante sin darme por vencido en ningún momento, enseñándome la importancia de la perseverancia y crecimiento como persona de bien.
AGRADECIMIENTO
Este proyecto es el resultado del esfuerzo que mis padres TITO Y ADRIANA han plasmado en mí a lo largo de mi vida por ello mi agradecimiento infinito por su dedicación y sus consejos en esta etapa tan importante de mi vida ya que su apoyo fue fundamental en la consecución de este proyecto.
A mi hermanas VERONICA Y DANIELA que siempre estuvieron pendientes y apoyándome en mi carrera y a todos quienes conforman la Familia Becerra González, en especial a SUSANA, que estuvieron presentes en el desarrollo de este sueño.
I PÁGINA
RESUMEN IX
ABSTRACT X
1. INTRODUCCIÓN. 1
1.1 OBJETIVO PRINCIPAL. 3
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 3
2. MARCO TEÒRICO 4
2.1. CARBURADOR 5
2.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CARBURADOR 5 2.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA INYECCION
ELECTRóNICA. 6
2.2.1. VENTAJAS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA 7
2.2.1.1. MAYOR POTENCIA 7
2.2.1.2. CONSUMO REDUCIDO 7
2.2.1.3. GASES DE ESCAPE MENOS CONTAMINANTES 7 2.2.2. UNIDAD DE CONTROL ELECTRóNICA (ECU) 8 2.3. SENSORES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA. 9 2.3.1. SENSOR DE TEMPERATURA DEL MOTOR (ECT). 9 2.3.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE DEL MOTOR (IAT) 11 2.3.3. SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE
ADMISIÓN (MAP) 13
2.3.4. SENSOR DE POSICIÓN DE LA MARIPOSA
DE ACELERACIÓN (TPS). 15
2.3.5. SENSOR DE OXíGENO. 17
2.3.6. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP). 19 2.3.6.1. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL CKP (HALL). 20 2.3.6.2. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL CKP
(INDUCTIVO). 21
2.3.6.3. SENSOR TIPO OPTO-ELÉCTRICO
CKP EN DISTRIBUIDOR. 21
II
2.4. ACTUADORES. 28
2.4.1. BOMBA DE COMBUSTIBLE. 29
2.4.2 INYECTORES. 30
2.4.3 BOBINA DE ENCENDIDO. 33
2.4.4. VÁLVULA IAC 36
2.5. COMPONENTES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN. 37 2.5.1. FILTRO DE COMBUSTIBLE. 37 2.5.2. REGULADOR DE PRESIÓN. 38
2.5.3. RIEL DE INYECTORES 39
2.5.4. TANQUE DE COMBUSTIBLE. 40
2.6. SISTEMA DE ADMISIÓN. 41
2.6.1. CUERPO DE ACELERACIÓN. 41 2.6.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN. 42
2.6.3. FILTRO DE AIRE. 43
3. METODOLOGÌA 44
3.1. ELEMENTOS PARA LA MODIFICACIÓN DEL SISTEMA DE
ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE. 45 3.2.1. ECU (UNIDAD DE CONTROL) 46 3.2.2. DISTRIBUIDOR ÓPTICO 47
3.2.3. SENSOR MAP 48
3.2.4. SENSOR DE OXíGENO. 49
3.2.5. SENSOR TPS 49
3.2.6. SENSOR IAT 51
3.2.7. SENSOR ECT. 52
3.2.8. INYECTORES. 53
3.2.9. SENSOR DE DETONACION KS 55
3.2.10. BOMBA DE GASOLINA 55
3.2.11. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN 56 3.2.12. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN 57 3.2.13. CUERPO DE ACELERACIÓN Y TOMA DE AIRE 58 3.2.14. FILTRO DE COMBUSTIBLE. 59
4. ANALISIS Y RESULTADOS. 60
4.1. PRUEBAS PREVIAS A LA ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE
INYECCIÓN ELECTRÓNICA. 61
III
4.2. UBICACIÓN, MONTAJE Y CONEXIONES 68
4.2.1. ECU 68
4.2.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN 68
4.2.3. DISTRIBUIDOR 70
4.2.4. BOMBA DE COMBUSTIBLE 71 4.2.5. SENSOR DE TEMPERATURA ECT 71
4.2.6. TOMA DE AIRE 72
4.2.7. INYECTORES 73
4.2.8. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN 74
4.2.10. TPS Y VÁLVULA IAC 76
4.2.11. SENSOR DE OXíGENO 77
4.2.13. SENSOR DE DETONACION KS 78 4.2.14. SENSOR IAT Y FILTRO CÓNICO 78
4.2.15. SENSOR MAP 79
4.2.16. BOBINA DE ENCENDIDO 80 4.2.17. FILTRO DE COMBUSTIBLE 81
4.2.18. CONEXIONES 81
4.3. TIEMPOS DE OPERACIÓN DE MAQUINAS, EQUIPOS Y
HERRAMIENTAS 82
4.4. PRUEBAS, POSTERIORES A LA ADAPTACIÓN
DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA. 82 4.4.1. PRUEBAS DE POTENCIA 83 4p.4.2. PRUEBAS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE 87 4.4.3 PRUEBA DE GASES CONTAMINATES 88
4.5. CALIBRACIONES 92
4.5.1 AVANCE DE ENCENDIDO 92
4.6. ANÁLISIS DE COSTOS. 93
4.6.1. COSTOS DIRECTOS 93
4.6.2. COSTOS INDIRECTOS. 94
4.7. COMPARACIONES, RESULTADOS Y MEJORAS 94 4.7.1. COMPARACION DE SISTEMAS CARBURADOR VS
INYECCION. 94
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 99
5.1. CONCLUSIONES. 100
IV
LISTA DE ABREVIACIONES 102
BIBLIOGRAFÍA. 104
ANEXOS. 107
V PÁGINA
Tabla 1. Ficha técnica Suzuki Forsa II 1991-1997 45
Tabla 2. Valor de voltajes del sensor MAP. 48
Tabla 3. Medición de voltaje en KOER del sensor TPS 50
Tabla 4. Resistencia entre terminales con el sensor TPS
desconectado. 50
Tabla 5. Valores de resistencia del sensor IAT. 51
Tabla 6. Valores de resistencia del sensor ECT. 52
Tabla 7. Tabla de factores BSFC. 53
Tabla 8. Valores de la prueba de potencia. 63
Tabla 9. Límites máximos de emisión de gases contaminantes. 65
Tabla 10. Porcentajes y proporciones según el tipo de alimentación. 66
Tabla 11. Resultados de la prueba de emisión de
gases contaminantes. 67
Tabla 12. Tiempos de operaciones de máquinas, equipos y
herramientas. 82
Tabla 13. Valores de la prueba posterior de potencia y torque. 85
Tabla 14. Valores de emisiones de las pruebas previas y posteriores. 88
Tabla 15. Resultados de la prueba de emisión de gases
contaminantes. 89
Tabla 16. Análisis de costos indirectos. 93
VI
INDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Carburador. 6
Figura 2. Unidad de Control Electrónico (ECU) 9 Figura 3. Sensor de temperatura ECT 10 Figura 4. Curva del sensor de temperatura de refrigerante (ECT) 10 Figura 5. Sensor de temperatura de aire IAT 12 Figura 6. Sensor de presión absoluta del múltiple de admisión MAP 14 Figura 7. Onda del sensor MAP analógico. 14 Figura 8. Sensor de posición de la mariposa de aceleración TPS. 16
Figura 9. Onda sensor TPS. 16
Figura 10. Sensor de Oxígeno. 18 Figura 11. Onda sensor de oxígeno 18
Figura 12. Sensor CKP. 19
Figura 13. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (Hall). 20 Figura 14. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (inductivo). 21 Figura 15. Onda del sensor tipo Opto-Eléctrico CKP en el distribuidor. 22 Figura 16. Sensor de flujo de aire MAF 23 Figura 17. Onda del sensor MAF analógico. 24 Figura 18. Sensor de detonación del motor KS. 25 Figura 19. Onda generada por el sensor de detonación KS. 26 Figura 20. Sensor de velocidad del vehículo VSS. 27 Figura 21. Onda generada por el sensor VSS Magnético/ Hall. 28 Figura 22. Bomba de combustible 29 Figura 23. Inyectores de combustible. 31 Figura 24. Onda de un inyector en funcionamiento. 32 Figura 25. Bobina de encendido. 33 Figura 26. Bobina de encendido sistema Dis. 34 Figura 27. Bobinas de encendido independiente. 35
Figura 28. Válvula IAC. 36
Figura 29. Filtro de combustible. 38 Figura 30. Regulador de presión. 39 Figura 31. Riel de inyectores. 39 Figura 32. Tanque de combustible. 40 Figura 33. Cuerpo de aceleración. 42 Figura 34. Múltiple de admisión. 43 Figura 35. Filtro de aire de alto flujo. 43 Figura 36. ECU FENIX MR 55 pins. 46 Figura 37. Distribuidor óptico. 47
Figura 38. Sensor MAP. 48
Figura 39. Sensor de oxígeno. 49
Figura 40. Sensor TPS. 50
Figura 41. Sensor IAT. 51
Figura 42. Sensor ECT. 52
Figura 43. Inyectores. 54
VII
Figura 48. Múltiple de admisión modificado. 57 Figura 49. Cuerpo de aceleración. 58
Figura 50. Toma de aire. 59
Figura 51. Filtro de combustible. 59 Figura 52. Prueba de potencia en dinamómetro. 62 Figura 53. Grafica de resultados prueba de potencia Suzuki Forsa II. 62 Figura 54. Múltiple de admisión sistema a carburador. 69 Figura 55. Montaje múltiple de admisión modificado. 69 Figura 56. Distribuidor original Suzuki Forsa II. 70 Figura 57. Distribuidor óptico acoplado. 70 Figura 58. Adaptación de la bomba eléctrica de combustible. 71 Figura 59. Sensor de temperatura ECT. 72 Figura 60. Acoplamiento de la toma de aire al múltiple de admisión. 72 Figura 61. Comprobación de los inyectores en banco de pruebas. 73 Figura 62. Inyectores sobre el múltiple de admisión. 74 Figura 63. Colocación del riel de inyectores. 74 Figura 64. Cuerpo de aceleración en la toma de aire. 75 Figura 65. Sensor TPS y válvula IAC sobre el cuerpo de aceleración. 76 Figura 66. Perforación y soldadura de la tuerca para
el sensor de oxígeno. 77
Figura 67. Sensor de oxígeno. 77 Figura 68. Sensor de detonación KS. 78 Figura 69. Sensor IAT en conducto plástico. 79 Figura 70. Filtro de aire y conducto de aire platico. 79 Figura 71. Sensor de presión absoluta MAP. 80 Figura 72. Bobina de encendido. 80 Figura 73. Filtro de combustible. 81 Figura 74. Prueba posterior de potencia y torque en dinamómetro. 83 Figura 75. Grafica de resultados prueba de potencia y torque
Suzuki Forsa II 84
Figura 76. Grafico comparativo de potencia: Carburador Vs. Inyección
Electrónica. 86
Figura 77. Grafico comparativo de rendimiento de combustible:
Carburador Vs. Inyección Electrónica. 88 Figura 78. Grafico comparativo de emisiones de HC: Carburador Vs.
Inyección Electrónica. 90
Figura 79. Grafico comparativo de emisiones de NOx: Carburador Vs.
Inyección Electrónica. 90
Figura 80. Grafico comparativo de emisiones de CO: Carburador Vs.
Inyección Electrónica. 91
Figura 81. Grafico comparativo de emisiones de O2; carburador Vs.
Inyección electrónica. 91
VIII
INDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1.
IX
X
ABSTRACT
2
La industria automotriz se ha visto beneficiada por los avances tecnológicos desde su origen hasta la actualidad, evolucionando día tras día y perfeccionando cada uno de sus sistemas, para garantizar el máximo rendimiento del automóvil y el confort así como la seguridad pasiva y activa del conductor y sus pasajeros, pero sin dejar de lado las normativas ambientales, y el elevado precio del petróleo, materia prima para la elaboración de la gasolina, el combustible más utilizado en los motores actuales, han hecho que los fabricantes inviertan y desarrollen nuevas tecnologías, para satisfacer las necesidades de los vehículos, aprovechando al máximo la eficiencia térmica, producto de la combustión, con un consumo reducido de combustible y menor emisión de gases contaminantes al medio ambiente, pero sin olvidar el rendimiento en cuanto a torque y potencia, que sin lugar a dudas es uno de los factores principales en los que se interesan los consumidores a la hora de adquirir o elegir un vehículo.
3
registrado la industria automotriz a lo largo de su historia es la sustitución del sistema de alimentación de combustible pasando del carburador a la inyección electrónica, lo que resulta considerablemente beneficioso para el máximo rendimiento del motor, menor consumo de combustible y reducción considerable de gases contaminantes al medio ambiente (Valvuena Rodriguez, 2008).
1.1 OBJETIVO PRINCIPAL.
Implementar un sistema de inyección electrónica multipunto en un vehículo Suzuki Forsa II, de tres cilindros, mediante la construcción y adaptación de los respectivos elementos necesarios que conforman dicho sistema para incrementar su potencia, reducir su consumo de combustible y emanación de gases contaminantes al medio ambiente.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Analizar el funcionamiento de cada uno de los elementos y mecanismos que conforman el sistema de inyección electrónica, para comprender el comportamiento y la utilidad de dicho sistema en el automóvil.
Diseñar, seleccionar y construir cada uno de los elementos necesarios que conforman el sistema de inyección electrónica para garantizar un óptimo funcionamiento en el automóvil.
5
Es el dispositivo que se encarga de preparar la mezcla de aire-combustible en los motores de gasolina, este mecanismo fue desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX junto con el motor de combustión interna de gasolina, para permitir la mezcla correcta de los dos componentes que necesita el motor de gasolina: aire y combustible, así como para permitir controlar a voluntad la velocidad a la que operaba el motor (Chilton, 2005). Con el tiempo el carburador evoluciono y añadió dispositivos para optimizar su funcionamiento, y adquirió su forma definitiva en los años 60-70, sin embargo, es en los años 80 cuando el carburador alcanzó su máximo desarrollo, hubo un intento de aplicar la gestión electrónica al mismo, con un nefasto resultado, por lo tanto, los sistemas de inyección, al tener una naturaleza más modular se ajustan mejor a la gestión electrónica, de este modo, el carburador fue perdiendo mercado progresivamente hasta que a mediados de los 90 en que fue definitivamente reemplazado en automóviles y motocicletas de alta cilindrada.
2.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CARBURADOR
6
arrastrado hacia el interior de los cilindros del motor, se ilustra el carburador en la figura 1.
Figura 1. Carburador tradicional.
2.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA INYECCION
ELECTRÓNICA
.7
son enviados por medio de los sensores para que el flujo de inyección sea constante y sincronizado de acorde a los regímenes que el motor establezca y lo requiera. (Miac, 2013).
2.2.1. VENTAJAS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA
Si se compara el sistema de carburador mecánico con la inyección electrónica se obtendrán un sin número de ventajas, entre las cuales las más destacadas son:
2.2.1.1. Mayor potencia
El sistema de inyección electrónica es sumamente preciso y la presión con la que se inyecta el combustible es muy elevada, como resultado se obtiene mayor potencia y por consiguiente aumento del par motor (Santander, 2005).
2.2.1.2. Consumo reducido
El carburador produce mezclas desiguales de aire/combustible, la inyección electrónica produce una mezcla estequiometrica para cada cilindro, optimizando de esta manera el combustible en cada régimen que el motor lo necesite. (Santander, 2005).
2.2.1.3. Gases de escape menos contaminantes
8
a diferencia del sistema de carburador que no posee ningún control sobre la emanación de gases contaminantes, y su contaminación es mayor, frente al sistema de inyección electrónica. (Santander, 2005).
2.2.2. UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICA (ECU)
La unidad de control electrónico que se observa en la figura 2, es el elemento fundamental y más importante del sistema de inyección electrónica, ya que recibe la información de cada uno de los sensores, la procesa y en base a esta información comanda los diferentes actuadores, almacenando toda la información de su funcionamiento, y respectivos códigos de avería en su memoria interna.
9 Figura 2. Unidad de Control Electrónico (ECU)
2.3. SENSORES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN
ELECTRÓNICA.
El sistema de inyección electrónica está conformado por diversos sensores, los mismos que ayudan a determinar a través de sus respectivas funciones las condiciones externas e internas del motor, envían esta información a la ECU para que sea procesada y determine así la cantidad exacta de combustible a inyectar (Orozco Cuautle, 2007).
2.3.1. SENSOR DE TEMPERATURA DEL MOTOR (ECT).
10
combustible necesaria para los inyectores, y comanda la activación y desactivación del electro ventilador del radiador, este sensor se lo ilustra en la figura 3.
Figura 3. Sensor de temperatura ECT
Ubicación: Se encuentra ubicado cerca al termostato o cercano a la manguera superior, que lleva el refrigerante del motor al radiador.
Descripción: Es un sensor de tipo NTC, es decir que si la temperatura aumenta su resistencia disminuye, como se puede observar en la figura: 3, su alimentación es de 5 V; posee dos cables que corresponden a señal y masa (Coello Serrano, 2004).
11
Electro ventilador encendido constantemente. El motor tarda en arrancar en frío y en caliente. Consumo excesivo de combustible.
Problemas de sobrecalentamiento.
Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.
Comprobaciones:
Para verificar el correcto funcionamiento de este sensor se debe desconectar el socket y verificar que su voltaje de alimentación sea de 4.8 a 5 V.
Con ayuda del multímetro comprobar la resistencia entre los terminales del sensor con el vehículo en frio (0 – 20) º C la resistencia
deberá oscilar entre (4000 – 2500) Ω, y con el vehículo encendido conforme la temperatura aumenta (100 – 120) º C la resistencia del sensor debe oscilar entre 100 y 50 Ω. (Gil Martinez, 2005).
2.3.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE DEL MOTOR (IAT)
12 Figura 5. Sensor de temperatura de aire IAT
Ubicación: Este sensor puede estar ubicado en el depurador después del filtro de aire, o en la toma plástica que conduce hacia el múltiple de admisión, puede estar incorporado, o ser parte del sensor MAP o MAF respectivamente.
Descripción: Al igual que el sensor ECT este es un sensor de tipo NTC, es
decir que si la temperatura aumenta su resistencia disminuye (Gil Martinez, 2005). Su alimentación es de 5V. Posee 2 cables que
corresponden a señal y masa respectivamente.
Fallas
Altas emisiones contaminantes de monóxido de carbono. Consumo de combustible.
Problemas para el arranque en frío. Aceleración ligeramente elevada o alta.
13
Para verificar el correcto funcionamiento de este sensor se debe desconectar el socket y verificar que su voltaje de alimentación sea de 4.8 a 5 V.
Con ayuda del multímetro comprobar la resistencia entre los terminales del sensor con el vehículo en frio (0 – 20) º C la resistencia
deberá oscilar entre (5000 – 3000) Ω, y con el vehículo encendido conforme la temperatura aumenta (0 – 20) º C la resistencia del sensor debe oscilar entre 175 y 250 Ω.
2.3.3. SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN (MAP)
Función: Este sensor envía a la ECU la información sobre la presión existente dentro del múltiple de admisión con respecto a la presión atmosférica del exterior, con esta señal se ajusta la mezcla de combustible en las diferentes condiciones que el motor requiera (Orozco Cuautle, 2007).
14 Figura 6. Sensor de presión absoluta del múltiple de admisión MAP
Descripción: El sensor MAP puede ser de dos tipos y generar una señal analógica como se observa en la figura 7, o digital, para cumplir su función de medir la presión absoluta en el interior del múltiple de admisión, para ello este sensor consta de un diafragma en su interior que se contrae y expande en el momento en que el motor genera vacío, la señal que genera este sensor es enviada a la ECU para que la procese como corresponde según los parámetros establecidos, este sensor consta de tres cables correspondientes a: señal, voltaje de referencia (5V.) y masa respectivamente. (Rueda Santander, 2005).
Figura 7. Onda del sensor MAP analógico.
15
Consumo excesivo de combustible, y niveles altos de CO (monóxido de carbono).
Problema y demora de arranque en frio.
Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.
Comprobaciones:
Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. Si el sensor no se encuentra sobre el múltiple de admisión, revisar
que el conducto de vacío no se encuentre agrietado, obstruido o mal conectado.
Con ayuda del multímetro automotriz verificar la señal de voltaje del sensor en las diferentes condiciones:
KOEO: 4 – 4.7 V. Aceleración brusca: 3 – 4 V. KOER: 1.2 – 1.6 V. Desaceleración: 0.5 – 0.9 V
Con una bomba manual de vacío, simular vacío en el conducto del sensor MAP y con el multímetro el voltaje de salida (Gil Martinez, 2007).
0.06 Bar = (2.8 - 3.0) V; 160 Hz 0.50 bar = (1.3 - 1.5) V. 110 Hz 0.16 Bar = (2.3 - 2.5) V. 140 Hz 0.67 Bar = (0.8 - 1.0) V. 93 Hz 0.33 Bar = (1.8 - 2.0) V. 123 Hz 0.84 Bar = (0.3 - 0.5) V. 80 Hz
2.3.4. SENSOR DE POSICIÓN DE LA MARIPOSA DE ACELERACIÓN (TPS).
16 Ubicación: Sobre el cuerpo de aceleración en el eje solidario de la mariposa del acelerador, como se observa en la figura 8.
Figura 8. Sensor de posición de la mariposa de aceleración TPS.
Descripción: Este sensor es un potenciómetro de resistencia variable con un cursor que informa a la ECU la posición de la mariposa del acelerador (Gil Martinez, 2008), consta de 3 cables los cuales corresponden a: Señal, Voltaje de referencia (5V.) y masa respectivamente, si existiera un cuarto cable adicional corresponde a un switch de pie levantado o ralentí el cual informa que no se está ejerciendo ninguna acción sobre el pedal del acelerador, se observa la onda del sensor TPS en la figura 9.
Figura 9. Onda sensor TPS.
17
Marcha mínima inestable.
Ahogamiento y falta de rendimiento del motor. Consumo elevado de combustible.
Aceleración constante.
Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero
Comprobaciones:
Con el multímetro automotriz se debe comprobar que la resistencia entre terminales sea la correcta establecida por el fabricante. El voltaje del sensor deberá ser el siguiente:
Ralentí: 1 - 1.5 V.
Completamente acelerado: 4.7 – 5 V.
Acelerando de la posición inicial hasta la final el voltaje del sensor debe incrementar de 1 a 4.7 V. sin cortes ni interrupciones.
Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio.
2.3.5. SENSOR DE OXÍGENO.
Función: Cicla los gases de escape producto de la combustión, específicamente el oxígeno, en base a esta señal la ECU determina si la mezcla de combustible se encuentra rica o pobre y ajusta la inyección a una mezcla lo más estiqueometrica posible, con el sensor de oxígeno que se ilustra en la figura 10 trabajando en perfectas condiciones se garantiza el ahorro de combustible, mayor rendimiento del motor y reducción de emisiones contaminantes al medio ambiente,
18 Figura 10. Sensor de Oxígeno.
Descripción: El sensor de oxígeno genera su propio voltaje, en función de la cantidad de oxígeno que resulta de la combustión, este voltaje oscila entre 0.1 – 0.9 V. La ECU lo interpreta este voltaje como mezcla rica (0.9 V.) o mezcla pobre (0 V.), así como se observa en la figura 11 y establece así una mezcla lo más estequiometrica posible de 14.7 partes de aire por 1 de combustible.
Figura 11. Onda sensor de oxígeno
19
Consumo excesivo de combustible.
Comprobaciones:
Comprobar continuidad en el cableado del sensor.
Con ayuda del multímetro y el vehículo en ralentí, medir el voltaje de salida, este deberá oscilar aproximadamente entre 0.1 – 0.9 V.
Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. .
2.3.6. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP).
Función: Determina la posición exacta del cigüeñal, con esta señal la ECU determina el salto de chispa y el tiempo de encendido en cada cilindro, para que se produzca la combustión.
Figura 12. Sensor CKP.
20 Descripción: Pueden existir tres tipos de sensor CKP, dos de ellos se ilustran en la figura 12, dependiendo de su funcionamiento y tipo de onda que cada uno de estos genere.
2.3.6.1. Sensor de Posición del Cigüeñal CKP (Hall).
Este sensor genera una onda cuadrada, una señal por cada cilindro que posea el motor, envía la señal sobre el punto muerto de cada cilindro para que la ECU comande el modulo o la bobina de encendido para el salto de chispa (Orozco Cuautle, 2007). En el caso de tratarse de una inyección secuencial el sensor emitirá una señal más grande para indicar a la ECU que el cilindro número uno, se encuentra en el punto muerto superior PMS.
Para este sensor, pueden existir dos tipos de señales, que son de 0 – 5 V. y de 0 – 12 V. según su amplitud, como se observa en su onda generada en la
figura 13, posee tres cables que corresponden a: Voltaje de referencia (5V.) o (12V.), masa y señal respectivamente.
Figura 13. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (Hall).
21
Este sensor genera una onda tipo alterna senosoidal, que se observa en la figura 14, consta de una irregularidad cíclica, producto de un diente faltante en la rueda fónica que indica el punto muerto superior del primer cilindro, este sensor consta de una bobina con núcleo de imán en su interior la cual se excita y genera la señal al enfrentarse con la rueda fónica, posee dos cables correspondientes a masa y señal respectivamente, en el caso de existir un tercer cable este corresponde a un blindaje que sirve para proteger al sensor de radio frecuencias. (Bosch Ltd; 2009).
Figura 14. Onda del sensor de posición del cigüeñal CKP (inductivo).
(Cise electronics, 2013)
2.3.6.3. Sensor tipo Opto-eléctrico CKP en Distribuidor.
22
primer cilindro, respectivamente, su onda se encuentra ilustrada en la figura 15.
Figura 15. Onda del sensor tipo Opto-Eléctrico CKP en el distribuidor.
(Cise electronics, 2013)
Fallas:
El motor no arranca. Falta de potencia.
El motor se apaga repentinamente.
Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero. Adelanto de la inyección y el encendido.
No existe presencia de chispa de encendido.
Comprobaciones:
Comprobar la continuidad en su circuito
23 Función: Determina el flujo y la temperatura del aire que ingresa al motor.
Ubicación: Se encuentra ubicado en el conducto de admisión, lo más cercano posible al filtro de aire, como se ilustra en la figura 16.
Figura 16. Sensor de flujo de aire MAF
24
El sensor MAF analógico o Digital cumplen exactamente la misma función con la única diferencia del tipo de señal que envían cada uno a la ECU, la onda del sensor MAF analógico se encuentra ilustrado en la figura 17.
Figura 17. Onda del sensor MAF analógico.
(Sistemas de Inyección, 2009)
Fallas
Consumo elevado de combustible. Ralentí inestable.
Emisiones elevadas de CO.
Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.
Comprobaciones
Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. Limpiar el hilo caliente o la hoja metálica con un limpiador de
25 Función: Se encarga de adelantar o retroceder el tiempo de inyección en función del cascabeleo o las vibraciones producidas por el motor, este sensor se ilustra en la figura 18.
Figura 18. Sensor de detonación del motor KS.
Ubicación: Se encuentra ubicado en contacto con el block del motor, específicamente en la mitad del mismo, en motores con disposición V6 y V8, se lo encuentra en la parte céntrica superior,
26 Figura 19. Onda generada por el sensor de detonación KS.
(Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)
Fallas:
Cuando el sensor se encuentra en mal estado no percibe las vibraciones del motor, por lo tanto su señal es defectuosa y la ECU no interpreta correctamente esta información y retarda o adelanta incorrectamente el tiempo de encendido.
Se enciende la luz testigo Check Engine en el tablero.
Comprobaciones:
Verificar que la onda del sensor sea correcta con el osciloscopio. Extraer el sensor, golpearlo suavemente y con el multímetro
comprobar que genere la frecuencia establecida.
Comprobar la continuidad de corriente en el cableado del sensor.
2.3.9. SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHÍCULO (VSS).
27 Figura 20. Sensor de velocidad del vehículo VSS.
Ubicación: Se lo puede encontrar sobre la caja de cambios, en el velocímetro en el tablero, en la trasmisión, o forma parte del ABS del vehículo como se observa en la figura 20, donde su ubicación data sobre la caja de cambios.
28 Figura 21. Onda generada por el sensor VSS Magnético/ Hall.
(Sistemas de Inyección, 2009)
Fallas:
El velocímetro no marca la velocidad del vehículo.
Cuando el sensor VSS envía la señal para efecto de que actué el sistema ABS y este se encuentra averiado, el sistema ABS no trabaja correctamente.
Comprobaciones:
Extraer el sensor de su posición sin desconectarlo, con el vehículo en contacto, girar su piñón y observar si el velocímetro presenta movimiento.
2.4. ACTUADORES.
29
Función: Suministrar el caudal de combustible desde el tanque reservorio hasta los inyectores para que se produzca la combustión.
Ubicación: Se encuentra alojada dentro del tanque reservorio de combustible, se muestra la bomba de combustible tanto en su alojamiento previo al tanque así como individualmente en la figura 22, la bomba de combustible al generar el caudal que requieren los inyectores, se calienta, siendo refrigerada por el combustible que se encuentra dentro del tanque, para evitar su sobrecalentamiento.
Descripción: Los sistemas de inyección electrónica necesitan una elevada presión para su correcto funcionamiento, es por esta razón que las bombas están sobredimensionadas ya que entregan mayor presión de la requerida por los inyectores, la ECU comanda la activación de la bomba de combustible a través de un relé, el cual envía la señal positiva para energizar la bomba el momento en el que el vehículo se pone en contacto y
30
posteriormente en marcha, cabe recalcar que este sistema tiene su protección a través de su respectivo fusible (De Castro Vicente, 2008).
Fallas:
Pérdida de potencia repentina.
El vehículo no enciende en frio o se apaga en caliente. Falta de presión de combustible.
Comprobaciones:
Revisar el fusible y relé de la bomba que se encuentren en perfectas condiciones.
Revisar las cañerías y mangueras del sistema que no se encuentren obstruidas.
Con el manómetro de presión de la bomba de presión de combustible, comprobar que la presión sea la correcta establecida por el fabricante, generalmente esta oscila entre los 38 y 50 PSI, si no se obtiene dicha presión es necesario sustituir la bomba de combustible (Bosch Ltd; 2009).
2.4.2 INYECTORES.
31 Figura 23. Inyectores de combustible.
Ubicación: Se alojan sobre el múltiple de admisión en las cavidades diseñadas especialmente para su inyección.
32 Figura 24. Onda de un inyector en funcionamiento.
(Cise, 2013).
Fallas:
Consumo elevado de combustible.
Emisiones elevadas de gases contaminantes. Pérdida de potencia.
.
Comprobaciones:
Comprobar la resistencia entre terminales. Comprobar el estado de los micro filtros.
Con la ayuda del banco de pruebas para inyectores, comprobar el pulso, ángulo y caudal de inyección para determinar así el correcto funcionamiento de los mismos.
33 Función: Se encarga de inducir el voltaje sobre las bujías para que se produzca la chispa necesaria para la combustión, la bobina al igual que todos los actuadores es comandada por la ECU a través de pulsos negativos. (Rueda Santander, 2005).
Figura 25. Bobina de encendido.
Ubicación: Según el tipo de encendido, se pueden encontrar en el caso de ser sistema de distribuidor en la carrocería del motor como se observa en la figura 25, para el caso DIS sobre el cabezote o culata del motor y para el encendido COP o bobina independiente, directamente sobre la bujía en el cabezote o culata del motor.
34
mecanismo del distribuidor, eliminando elementos mecánicos, siempre propensos a sufrir desgastes y averías, como resultado se obtiene un sistema de encendido con mayor control sobre la generación de la chispa, ya que el tiempo para inducir el campo magnético sobre la bobina es más prolongado para generar el salto de chispa, se elimina también las largas distancias de los cables de alta tensión, la bobina está ubicada cerca de las bujías y en algunos casos sobre las mismas eliminando por completo el cable de alta tensión (Coello Serrano, 2005).
Figura 26. Bobina de encendido sistema Dis.
El voltaje de alta tensión que se genera sobre el secundario de cada bobina es transmitido hacia dos bujías, es decir que dos bujías producen un salto de chispa simultáneamente, la primera coincidirá en el cilindro que se encuentre en la carrera final de compresión, mientras que la chispa perdida será la que se produzca en el cilindro que se encuentra en la carrera final de escape.
35
tensión, la bobina se encuentra directamente sobre cada bujía, este tipo de bobina incluye el módulo de encendido dentro de su propio cuerpo, adicional a esto se añade un diodo de alta tensión en el bobinado secundario para cortes rápidos de corriente (Coello Serrano, 2005). Este tipo de encendido reduce considerablemente fallos o problemas relacionados con el encendido y resulta mucho más fiable, debido a que la ECU es capaz de distinguir que bobina en específico presenta algún tipo de falla o anomalía.
Figura 27. Bobinas de encendido independiente.
Fallas:
Pérdida de potencia con el vehículo en marcha. El vehículo no enciende.
Falta de Aceleración.
Comprobaciones:
Comprobar las conexiones de la bobina.
36 2.4.4. VÁLVULA IAC
Función: Regula y administra el paso de aire hacia las cámaras de combustión cuando el vehículo se encuentra en ralentí.
Ubicación: Se aloja en el cuerpo de aceleración, un ejemplo de válvula IAC se puede observar en la figura 28.
Figura 28. Válvula IAC.
Descripción: Cuando el vehículo se enciende y se encuentra en ralentí, la ECU actúa esta válvula para que regule el paso de aire adicional que el motor requiere.
37
Ralentí inestable
El vehículo enciende con dificultad. Excesiva aceleración del vehículo.
Comprobaciones:
Extraer la válvula IAC del cuerpo de aceleración, revisar que no se encuentre llena de suciedad y comprobar su accionamiento en el banco de pruebas de inyectores.
2.5. COMPONENTES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN.
2.5.1. FILTRO DE COMBUSTIBLE.
Función: Retiene y previene la filtración de partículas mayores a 10 micras que se puedan encontrar en el combustible (Coello Serrano, 2005). Previniendo así posibles daños por partículas externas en los inyectores y el sistema en general; Los filtros de combustible del sistema de inyección electrónica son diseñados para resistir la presión generada por la bomba de combustible, por este motivo son fabricados en materiales resistentes tales como: aleaciones de aluminio, metal o aleaciones de plástico en su exterior y papel filtrante con malla metálica, fibra de vidrio, en su interior, un ejemplo de filtro de combustible de alta presión se observa en la figura 29
38 Figura 29. Filtro de combustible.
2.5.2. REGULADOR DE PRESIÓN.
Función: Mantiene la presión constante en el sistema de inyección, gracias a una membrana interna, una válvula y un muelle, que conjuntamente realizan la acción de enviar hacia el retorno del combustible cuando existe exceso de presión, para que trabaje su membrana interna y el muelle, para realizar este trabajo, el regulador necesita un vacío que genere la acción de contraer la membrana, (Robert Bosch, Sistemas de inyección, 2009, pág. 22) este vacío es tomado del múltiple de admisión.
39 2.5.3. RIEL DE INYECTORES
Función: Conduce el combustible a los inyectores para su posterior inyección, posee dos cañerías una para el ingreso de combustible y otra para su respectivo retorno, como se observa en la figura 31.
Ubicación: Se encuentra sobre el múltiple de admisión con sus respectivas fijaciones para evitar posibles fugas de combustible y daños a los inyectores.
Figura 31. Riel de inyectores.
40 2.5.4. TANQUE DE COMBUSTIBLE.
Función: Acumula y almacena el combustible, donde se encuentra la bomba de combustible, en su interior este contiene celdas que evitan el movimiento brusco y excesivo del combustible, asegurando así el correcto trabajo de la bomba eléctrica, la capacidad de almacenamiento depende del tamaño del vehículo y cilindraje del mismo (Valvuena Rodriguez, 2008).
Material.- Se fabrican generalmente de acero como el ejemplo de la figura 32, o aleaciones de fibra de carbono y plástico resistente a los golpes, deformaciones y altas temperaturas.
Ubicación: Se aloja en la parte inferior trasera del vehículo.
41
El sistema de admisión es el encargado de absorber el aire del exterior y conducirlo hacia la cámara de combustión. (Portilla, 2008).
2.6.1. CUERPO DE ACELERACIÓN.
Función: Regula el paso de aire hacia el múltiple de admisión, a través de la aleta de aceleración, aquí se encuentra el sensor TPS y la válvula reguladora de paso IAC, la cual resulta afectada por los gases de recirculación producto de la combustión, se recomienda eliminar estos residuos del cuerpo de aceleración periódicamente para su óptimo funcionamiento (Rueda Santander, 2003).
Material.- Su fabricación es de aluminio en su mayoría como se observa en la figura 33, existen también cuerpos de aceleración de aleaciones de plástico.
42 Figura 33. Cuerpo de aceleración.
2.6.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN.
Función: Conduce el flujo de aire hacia la cámara de combustión, en el múltiple de admisión se encuentran alojados los inyectores con su respectiva riel y el sensor MAP.
Material.- Su fabricación es de aluminio o aleaciones de fibra de carbono y plástico que son resistentes a deformaciones y altas temperaturas.
43 Figura 34. Múltiple de admisión.
2.6.3. FILTRO DE AIRE.
Función: El filtro de aire atrapa las partículas de polvo, polen, etc. que se encuentran en el aire al momento de ser aspiradas por el motor (Rueda Santander, 2003). Su composición es principalmente de papel plegado.
Filtro de Aire de Alto Flujo: Estos filtros cumplen la misma función que un filtro convencional, con la ventaja que resulta de una mayor aspiración al motor ya que ofrecen una menor resistencia al flujo de aire aspirado, su composición es de fibra de algodón la cual es más resistente que la del filtro convencional, un ejemplo de este tipo de filtro se observa en la figura 35. .
45
ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE.
Para la sustitución del sistema de carburador, se seleccionaron los diferentes elementos tanto: mecánicos, eléctricos y electrónicos, que son indispensables para el correcto funcionamiento del sistema de inyección electrónica, los cuales se detallan a continuación, y tomando en cuenta la ficha técnica del automóvil que se detalla en la tabla 1.
Tabla 1. Ficha técnica Suzuki Forsa II 1991-1997
(Calibración y puesta a punto de Automóviles, 2005).
Marca Suzuki
Modelo Forsa
Motor G 10
Numero de cilindros 3
Orden de encendido 1-3-2
Potencia 40 HP
Cilindrada 993cc
Relación de compresión 9,5:1
Diámetro de cilindro 74mm
Carrera de cilindro 3,03mm
Válvula de admisión Hidráulicos
Válvula de escape Hidráulicos
46 3.2.1. ECU (UNIDAD DE CONTROL)
Para seleccionar la ECU más adecuada se analizaron los parámetros a modificar tales como: número de cilindros, sensores y actuadores que intervienen en el sistema de inyección, de esta manera se procedió a seleccionar la ECU: FENIX 5MR: SASCO (SIEMENS FAMILY) 55 pins, que se observa en la figura 36.
47
Este elemento, distribuye la tensión de alto voltaje que es inducida por la bobina de encendido (De Castro Vicente, 2008). Hacia cada una de las bujías ubicadas en cada cilindro para generar el salto de chispa, según el orden de encendido, que en este caso es: 1-3-2, para este sistema se utilizó un distribuidor óptico, el cual lleva en su interior el sensor de posición del cigüeñal (CKP), el distribuidor seleccionado se observa en la figura 37.
48 3.2.3. SENSOR MAP
El sensor MAP transmite la información a la ECU sobre la presión que existe en el múltiple de admisión del vehículo para que de esta manera la ECU, procese esta información y se realice la mezcla de combustible lo más estequiometria posible, se seleccionó un sensor MAP marca Delphi de tres cables correspondientes a: masa, voltaje de referencia y señal, el cual se ilustra en la figura 38.
Figura 38. Sensor MAP.
Para el correcto funcionamiento este sensor, debe trabajar con un voltaje de referencia de: 4.7 – 5.2 V.
La medición de este sensor en KOER entre el cable de señal y masa deben ser las siguientes indicadas por el fabricante, indicadas en la tabla 2.
Tabla 2. Valor de voltajes del sensor MAP.
(Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)
Voltaje de 1.0 - 1.5 V Aleta cerrada
49
El sensor de oxígeno es imprescindible para que el motor trabaje lo más cercano posible a una mezcla estequiometria, para este efecto el sensor mide a través de los gases de escape la cantidad de oxígeno que resulta de la combustión para ajustar así la mezcla de aire combustible (Chilton Centrum, 2005). Se seleccionó un sensor de oxígeno marca Bosch que se observa en la figura 39, de 4 cables, correspondientes a: masa, señal y los dos restantes a una resistencia de caldeo que ayuda al sensor a calentarse de manera más rápida.
Figura 39. Sensor de oxígeno.
3.2.5. SENSOR TPS
50 Figura 40. Sensor TPS.
Para el correcto funcionamiento este sensor, debe trabajar con un voltaje de referencia de: 4.7 – 5.2 V, y sus mediciones en KOER con el sensor desconectado deberán ser las siguientes indicadas por el fabricante en la tabla 3 para su medición de voltaje en KOER y su resistencia entre terminales con el sensor desconectado que se indica en la tabla 4.
Tabla 3. Medición de voltaje en KOER del sensor TPS
(Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)
Posición de la aleta Voltaje de señal
Ralentí o cerrada 0.4 - 0.8 V
Totalmente abierta 4.1 - 4.8 V
Tabla 4. Resistencia entre terminales con el sensor TPS desconectado.
(Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)
Resistencia total (ter. A-B) 7 Ω
Aleta cerrada (ter. B - C) 2.6 Ω
51
El sensor IAT, es necesario para que la ECU, interprete la temperatura del aire que ingresa al motor, seleccionamos un sensor marca Delphi, que se observa en la figura 41, de dos cables los cuales corresponden a: masa y señal.
Figura 41. Sensor IAT.
Según los valores que indica el manual del servicio de la ECU Fénix 5Mr los valores de resistencia del sensor IAT deben ser los siguientes indicados en la tabla 5.
Tabla 5. Valores de resistencia del sensor IAT.
(Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)
Temperatura (oC) -10 -5 0 5 15 20 25 30 35
Resistencia (Ω) 9,2 7,27 5,8 4,65 3,06 2,5 2,06 1,7 1,41
52 3.2.7. SENSOR ECT.
La computadora requiere este sensor ya que realiza un enriquecimiento de combustible en la fase de calentamiento, aumentando el ancho de pulso de inyección hasta que el motor llegue a su temperatura normal de funcionamiento, el sensor ECT seleccionado se encuentra ilustrado en la figura 42.
Figura 42. Sensor ECT.
En los motores de combustión interna, la temperatura de trabajo oscila entre (80 - 120) º C, con lo que se garantiza un rendimiento óptimo, por tal razón se seleccionó un Sensor ECT, que trabaja a una temperatura de (0 - 130)
o
C, con un voltaje de referencia de: (4.8 – 5.2) V. los parámetros de funcionamiento deben ser los siguientes indicados por el fabricante que se encuentran en la tabla 6.
Tabla 6. Valores de resistencia del sensor ECT.
(Engine performance Fenix 5MR Manual Service, 2005)
Temperatura Resistencia
53
Se seleccionaron los inyectores de acuerdo al caudal de combustible que estos entregan, para el cálculo del caudal se tiene la siguiente fórmula:
[1]
Dónde:
Injector Flow Rate (lb/hr): Caudal en (lb/hr).
Engine HP: Potencia del motor.
Number of Injectors: Número de inyectores.
BSFC: Indica el factor de calor al que está siendo sometido el motor, detallado en la tabla 7.
Injector duty cycle: Ciclo en milisegundos en el cual el inyector permanecerá abierto, tomando una referencia de 0.8 para un mejor funcionamiento y vida útil del inyector (Orozco Cuautle, 2007).
Tabla 7. Tabla de factores BSFC.
Tipo de motor Gasolina Alcohol
54 Cálculo de caudal de combustible:
Datos:
Potencia: 80 hp.
BSFC: 0.5 (motor de baja compresión).
Numero de inyectores: 3
Injector duty cycle: 0.8
[2]
De acuerdo a estos cálculos se procedió a elegir los inyectores más adecuados, para que cumplan con el caudal establecido, así como su funcionamiento sea el correcto y se ajuste a los parámetros de inyección que ordena la ECU para la inyección del combustible, los cuales se pueden observar en la figura 43.
55
Este sensor es necesario para que la computadora conozca el cascabeleo producido en el block del motor y determine así el adelanto o retardo de la inyección de combustible según lo requiera en cada régimen, el sensor de detonación seleccionado se encuentra ilustrado en la figura 44.
Figura 44. Sensor de detonación KS.
3.2.10. BOMBA DE GASOLINA
56 Figura 45. Bomba de combustible.
3.2.11. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN
Se seleccionó una riel de inyectores marca delphi que incluye el regulador de presión como se puede observar en la figura 46, para que así la presión que llega hacia los inyectores sea la correcta, sellando la cavidad del inyector número cuatro para efecto de que funcione correctamente en el motor de tres cilindros.
57
El múltiple de admisión que se uso fue el original del Suzuki Forza II, que se observa en la figura 47, modificando sus cavidades para alojar a los inyectores, sellando los conductos de refrigeración hacia el carburador, e incluyendo en la cavidad del carburador la toma de aire para el sistema de admisión, que se ilustra en la figura 48.
Figura 47. Múltiple de admisión original.
58 3.2.13. CUERPO DE ACELERACIÓN Y TOMA DE AIRE
Se seleccionó un cuerpo de aceleración de un auto Chevrolet Aveo que se observa en la figura 49, esta selección, presenta las mejores características de paso de aire así como el alojamiento para el sensor TPS y la válvula de paso de aire IAC.
En la toma de aire que se ilustra en la figura 50, se realizó un molde para la cavidad donde se alojaba el antiguo carburador y otra para el cuerpo de aceleración, las cuales posteriormente se soldaron una a cada extremo, y se colocó además una toma de vacío para el sensor MAP y una base para el cable del acelerador.
59 Figura 50. Toma de aire.
3.2.14. FILTRO DE COMBUSTIBLE.
Es necesario sustituir el filtro de combustible ya que el anterior no se adapta a las características del sistema de inyección, por cuanto el filtro que se seleccionó es uno de mayor resistencia a la presión que entrega la bomba de combustible, así como mayor filtración de impurezas que puedan existir, este filtro se lo ilustra en la figura 51.
61
4.1. PRUEBAS PREVIAS A LA ADAPTACIÓN DEL SISTEMA
DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA.
Previa la adaptación del sistema de inyección electrónica se realizaron las respectivas pruebas de potencia, consumo de combustible, y emanación de gases contaminantes al medio ambiente, para de esta manera determinar y analizar las mejoras y beneficios que resultan de la adaptación de dicho sistema, y posteriormente comparar cada uno de estos resultados con los mismos que se realizaron una vez adaptado el sistema de inyección electrónica, para determinar así con exactitud y en base a valores reales el incremento de potencia y la reducción tanto de consumo de combustible, y emanación de gases contaminantes al medio ambiente.
4.1.1. PRUEBA DE POTENCIA.
La prueba de potencia se realizó en el dinamómetro del Centro de Transferencia Tecnológico Para la Capacitación e Investigación en control de Emisiones Vehiculares (CCICEV) de la Politécnica Nacional del Ecuador ubicado en la Av. Toledo S/N y Madrid, para esta prueba el vehículo se introdujo en el dinamómetro como se observa en la figura 52, con las respectivas medidas de seguridad, tanto para el vehículo como para el técnico encargado de realizar la prueba de potencia.
62 Figura 52. Prueba de potencia en dinamómetro.
63
obtuvieron a las diferentes revoluciones fueron los siguientes, indicados en la tabla 8.
Tabla 8. Valores de la prueba de potencia.
64 4.1.2. PRUEBAS DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE.
Para la prueba de consumo de combustible con el sistema de carburador, se procedió a llenar el tanque de combustible del vehículo en su totalidad con capacidad de 8 Gl. en el sector del centro comercial el Condado Shopping, tomando dicho punto de partida de la prueba, que se realizó hasta el redondel de la “Ciudad Mitad del Mundo” y viceversa Condado Shopping,
recorrido el cual comprendió una totalidad de 29 Km, con una velocidad promedio de 60 Km/h. y abasteciendo el tanque de combustible nuevamente en su totalidad, se observó que el consumo fue de 0.62 Gl; con estos datos, se puedo obtener el consumo del vehículo mediante la siguiente fórmula:
DATOS:
Velocidad promedio: 60 Km/h. Consumo: 0.62 Gl.
Distancia: 29 Km.
[3]
65
La prueba de gases contaminantes se realizó en las instalaciones del CCICEV de la Politécnica Nacional del Ecuador ubicado en la Av. Toledo S/N y Madrid, teniendo como precedente los límites máximos de emisión de gases contaminantes vigentes por el Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN) en su norma: NTE 2008, que se indican en la tabla 9, establecidos para el año y el cilindraje del vehículo:
Tabla 9. Límites máximos de emisión de gases contaminantes.
(INEN, 2008)
Año 0 a 1500 cc % CO1500 a 3000cc Vol. 0 a 1500 cc HC ppm 1500 a 3000cc
1989 y Anteriores 5,5 6,5 200 200
1990 a 1999 3,5 4,5 650 750
2000 y Posteriores 1 1 200 200
66 Tabla 10. Porcentajes y proporciones según el tipo de alimentación.
(INEN, 2008)
Porcentaje y proporciones
Tipo de motor
Carburador Inyección
CO Entre 2,5 y 0,5 % Entre 1,5 y 0,5 %
HC Hasta 300 ppm Entre 50 y 150 ppm
O2 Entre 1,5 y 0,7 % Entre 0,8 y 0,4 %
Con los estándares de emanación de gases plenamente establecidos y plenamente identificados, se procedió a realizar la prueba al vehículo para determinar los niveles de contaminación que presenta el automóvil previo la adaptación del sistema de inyección electrónica, resultados que se encuentran detallados en la tabla 11.
67
68
4.2. UBICACIÓN, MONTAJE Y CONEXIONES
La ubicación y montaje de todos los elementos que conforman el nuevo sistema de inyección electrónica se realizó de acorde a las funciones que cumple cada uno de los elementos antes seleccionados.
4.2.1. ECU
La unidad de control electrónica (ECU) se la ubico en el interior del vehículo para evitar así algún posible contacto con filtraciones de agua que podría ocurrir en el habitáculo del motor, donde se planifico inicialmente su posición.
4.2.2. MÚLTIPLE DE ADMISIÓN
69 Figura 54. Múltiple de admisión sistema a carburador.
70 4.2.3. DISTRIBUIDOR
Retirando el distribuidor original del auto que se muestra en la figura 56, se acopló el distribuidor electrónico que se observa en la figura 57, en su correcta posición para efecto de que genere la chispa para cada uno de los cilindros.
Figura 56. Distribuidor original Suzuki Forsa II.
71
Se colocó la bomba de combustible dentro del tanque reservorio, con las debidas precauciones para evitar posibles contratiempos, para esto se retiró la antigua bomba de combustible de baja presión, y se realizó la adaptación que se observa en la figura 58, fuera del tanque de combustible.
Figura 58. Adaptación de la bomba eléctrica de combustible.
4.2.5. SENSOR DE TEMPERATURA ECT
72 Figura 59. Sensor de temperatura ECT.
4.2.6. TOMA DE AIRE
Para la toma de aire se utilizó un tubo de acero galvanizado de 21/2 pulgadas y 12cm de largo, el cual fue doblado en un ángulo de aproximadamente 90º para que conduzca el aire hacia el múltiple de admisión y posteriormente a la cámara de combustión, Una vez lista la toma de aire se procedió a acoplarla al múltiple de admisión y por el otro extremo se acopló el cuerpo de aceleración, se puede observar la adaptación, en la figura 60.
73
Previa la colocación de los inyectores se realizó su comprobación en el banco de pruebas que se puede observar en la figura 61, para verificar: estanqueidad caudal y pulso de inyección, así como su limpieza en el ultrasonido, para garantizar su correcto funcionamiento.
Figura 61. Comprobación de los inyectores en banco de pruebas.
74 .
Figura 62. Inyectores sobre el múltiple de admisión.
4.2.8. RIEL DE INYECTORES Y REGULADOR DE PRESIÓN
El riel de inyección se lo ubico sobre los inyectores con sus respectivos seguros y fijaciones al múltiple de admisión, como indica la figura 63, el regulador de presión se acopló a un conducto de vacío tomado del múltiple de admisión para su correcto funcionamiento.
75
El cuerpo de aceleración se lo colocó en el extremo posterior de la toma de aire como se observa en la figura 64, con sus respectivas conexiones tanto de refrigeración, vacíos, así como el cable del acelerador.
76 4.2.10. TPS Y VÁLVULA IAC
El sensor TPS, se lo ubicó en el cuerpo de aceleración en el eje solidario a la mariposa de aceleración, para enviar así la información sobre la posición de la mariposa a la ECU; la válvula IAC se colocó de igual manera en el cuerpo de aceleración en su respectiva apertura, regulando así el paso de aire para el control de ralentí, se observan tanto el sensor TPS y la válvula IAC en la figura 65.
77
Para la instalación de este sensor se realizó un agujero con ayuda de la suelda autógena en el tubo de escape, y se soldó una tuerca para la correcta sujeción del sensor, como se puede observar en la figura 66.
Figura 66. Perforación y soldadura de la tuerca para el sensor de oxígeno.
Con la tuerca correctamente soldada ubicamos el sensor de oxígeno como se observa en la figura 67, para que realice así su función de censar los gases de escape.
78 4.2.13. SENSOR DE DETONACION KS
Este sensor se lo ubico en la parte frontal del motor, como se aprecia en la figura 68, aprovechando una cavidad situada en la parte media de los cilindros, para ello se realizó un roscado de paso 3/8 rosca gruesa y se utilizó un perno de 1 pulgada de longitud para su fijación al block, y que pueda de esta manera percibir las vibraciones producidas por el motor y trasmitir a la ECU dicha información.
Figura 68. Sensor de detonación KS.
4.2.14. SENSOR IAT Y FILTRO CÓNICO
79 Figura 69. Sensor IAT en conducto plástico.
Figura 70. Filtro de aire y conducto de aire platico.
4.2.15. SENSOR MAP
80 Figura 71. Sensor de presión absoluta MAP.
4.2.16. BOBINA DE ENCENDIDO
Seubicó la bobina de encendido en la carrocería del auto, para obtener una buena fijación y su respectiva masa para lograr un buen funcionamiento y que genere una excelente chispa para el momento tanto del encendido como de la combustión, se puede observar la ubicación de la bobina de encendido en la figura 72.
81
Retirando el filtro antiguo, se colocó el nuevo filtro de alta presión de combustible que ilustra la figura 73, para garantizar una máxima filtración de impurezas.
Figura 73. Filtro de combustible.
4.2.18. CONEXIONES
82
4.3. TIEMPOS DE OPERACIÓN DE MAQUINAS, EQUIPOS Y
HERRAMIENTAS
Para efecto de la adaptación y ubicación de cada uno de los elementos antes mencionados, se utilizaron diferentes herramientas como llaves, desarmadores, rachas y de más elementos mecánicos así como sueldas autógena, suelda de cautín para alambre de cobre, comprobador de corriente, manuales y finalmente el computador donde se realizó el trabajo escrito, los tiempos de operación se detallan en la tabla 12.
Tabla 12. Tiempos de operaciones de máquinas, equipos y herramientas.
Herramientas (llaves, desarmadores, rachas, etc.) 200 horas Manómetro de presión de combustible 2 horas Cautín para soldar 5 horas
Suelda Autógena 4 horas
Tester y ultrasonido para inyectores 2 horas Comprobador de corriente 3 horas Manual de servicio ECU Fénix 5Mr. 8 Horas
Computador 200 horas
4.4. PRUEBAS, POSTERIORES A LA ADAPTACIÓN DEL
SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA.
83 Figura 74. Prueba posterior de potencia y torque en dinamómetro.
84 Figura 75. Grafica de resultados prueba de potencia y torque Suzuki Forsa II
85
86
Realizadas las pruebas de potencia en el dinamómetro tanto con el sistema original de carburador, así como con la implementación del sistema de inyección electrónica, se pudo determinar que el aumento de potencia es de 12.4 HP, resultado que se observa en la figura 76, demostrando uno de los beneficios que ofrece la adaptación del sistema de inyección electrónica en el automóvil, y garantiza un mayor rendimiento sin precedentes, y se confirma así uno de los objetivos planteados en este proyecto de tesis.
Figura 76. Grafico comparativo de potencia: Carburador Vs. Inyección Electrónica. 0 10 20 30 40 50 60
Carburador Inyección Electrónica
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Para la prueba de consumo de combustible con el sistema de inyección electrónica instalado, se procedió a realizar la misma prueba con el sistema de carburador, llenando en su totalidad el tanque de combustible del automóvil que tiene una capacidad de 8 Gl. en el sector del centro comercial el Condado Shopping, tomando dicho punto de partida de la prueba, que se realizó hasta el redondel de la “Ciudad Mitad del Mundo” y viceversa
Condado Shopping, recorrido el cual comprendió una totalidad de 29 Km, con una velocidad promedio de 60 Km/h. y abasteciendo nuevamente el tanque de combustible en su totalidad, observamos que el consumo fue de 0.54 Gl; con estos datos, se puedo obtener el consumo del vehículo mediante la siguiente formula.
DATOS:
Velocidad promedio: 60 Km/h. Consumo: 0.54 Gl.
Distancia: 29 Km.
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Con lo cual se establece que el rendimiento de combustible con el sistema de inyección electrónica es de 53.70 Km/Gl