UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO SIMULADOR
DIDÁCTICO DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE
INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE ACCIONADO POR UN
ACELERADOR ELECTRÓNICO
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
ADRIAN ALEXANDER RIVADENEIRA ACUÑA
DIRECTOR: ING. VINICIO REYES
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 1401226632
APELLIDO Y NOMBRES: Rivadeneira Adrian Alexander
DIRECCIÓN: 6 de diciembre y Río Coca
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 2-452345
TELÉFONO MÓVIL: 0979103717
DATOS DE LA OBRA TITULO:
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO SIMULADOR DIDÁCTICO DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE ACCIONADO POR UN ACELERADOR ELECTRÓNICO
AUTOR O AUTORES: Adrian Alexander Rivadeneira Acuña
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
DIRECTOR DEL PROYECTO DE
TITULACIÓN: Ing. Vinicio Reyes
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniero Automotriz
de alimentación. El banco simulador fue capaz de mantener su funcionalidad de la alimentación de combustible y salto de chispa, mediante las conexiones exclusivas del sistema de inyección fuera del vehículo; suspendiendo las conexiones que no fueron necesarias como sistemas auxiliares, de control de tracción, de seguridad pasiva y activa etc. Se consiguió mediante el uso de los diagramas eléctricos del vehículo, ya que se mantuvieron los valores que la unidad electrónica de control necesita para operar el sistema. También hubo que recrear las condiciones mecánicas del motor que son necesarias para que el sistema funcione correctamente, como fue el movimiento de la rueda dentada y rueda fónica mediante el uso de un motor eléctrico de 110 voltios AC. Posteriormente en el trabajo se dio a conocer el proceso de construcción como fue el diseño mediante el programa AutoCad 2017, lo cual ayudo a la selección y la colocación de los diferentes componentes electrónicos para proporcionar un control manual, técnico y dar una adecuada visualización del banco y su funcionamiento real. La funcionalidad del banco permitió recrear la inyección real, diagnosticar un correcto funcionamiento, se provocó fallas en los componentes electrónicos individuales y se diagnosticó el sistema hidráulico del sistema de inyección.
PALABRAS CLAVES: Inyección electrónica Acelerador electrónico Sistema hidráulico Sistema electrónico
Vitara SZ 1.6L MPFI applied for this knowledge acquired in the subjects during the race Automotive Engineering such as electricity, electronics, autotronics, solders, automotive finishes, among others. At work it was unveiled the design process the electrical diagram of each sensor is supplied with 5 volts or maintain a positive 12 volts as is the position sensor and crankshaft position sensor camshaft, actuators they must operate at 12 volts supply. The simulator bank was able to maintain its functionality fueling and spark jump through the unique injection system connections outside the vehicle; suspending connections that were not necessary as auxiliary systems, traction control, active and passive safety etc. It was achieved by using electrical diagrams of the vehicle, because the values that the electronic control unit needed to operate the system remained. He also had to recreate the mechanical engine conditions that are necessary for the system to work properly, as was the movement of the sprocket and phonic wheel by using an electric motor of 110 volts AC. Later at work he unveiled the construction process was the design using AutoCad 2017 program, which helped the selection and placement of various electronic components to provide a manual control, technical and give adequate visualization of the bank and its actual performance. Functionality bank allowed recreate the real injection, diagnose correct operation, failure individual electronic components was induced and the hydraulic system of the injection system was diagnosed.
KEYWORDS
Hydraulic system Electronic system
Se autoriza la publicación de este Proyecto de Titulación en el Repositorio Digital de la Institución.
f:__________________________________________ RIVADENEIRA ACUÑA ADRIAN ALEXANDER
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, RIVADENEIRA ACUÑA ADRIAN ALEXANDER, CI 1401226632 autor del proyecto titulado: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO SIMULADOR DIDÁCTICO DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE ACCIONADO POR UN ACELERADOR ELECTRÓNICO, previo a la obtención del título de INGENIERO AUTOMOTRIZ en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.
2. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
Quito, Octubre 2016
f:__________________________________________ RIVADENEIRA ACUÑA ADRIAN ALEXANDER
DECLARACIÓN
Yo ADRIAN ALEXANDER RIVADENEIRA ACUÑA, 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 las 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.
_________________________ Adrian Alexander Rivadeneira Acuña
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Diseño y construcción de un banco simulador didáctico del funcionamiento del sistema de inyección de combustible accionado por un acelerador electrónico”,
que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por
Adrian Rivadeneira, 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 19, 27 y 28.
___________________
Ing. Vinicio Reyes
DIRECTOR DEL TRABAJO
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a Dios por darme fe, para sobresalir de los problemas y lograr mis objetivos planteados.
A mi familia que sin su apoyo no habría podido realizarme como persona y como profesional.
A mis profesores que supieron guiarme y mantener la afición por la carrera y profesión.
A mis amigos que a lo largo del tiempo he ido conociendo y han sido un pilar fundamental en el desarrollo de este proyecto.
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por darme fe, para sobresalir de los problemas y lograr mis objetivos planteados día a día.
Agradezco a mi familia que sin su apoyo no habría podido realizarme como persona y como profesional.
Agradezco a mis profesores de la carrera que supieron guiarme y mantener mi afición por la carrera y profesión.
Agradezco a mis amigos que a lo largo del tiempo he ido conociendo y han sido un pilar fundamental en el desarrollo de mi persona en la ciudad de Quito.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ... X
ABSTRACT ... XI
1. INTRODUCCIÓN ... 1
2. MARCO TEÓRICO ... 3
2.1INICIOSDELAALIMENTACIÓNDECOMBUSTIBLEENLOS MOTORES ... 3
2.2CARACTERÍSTICASDELAINYECCIÓNELECTRÓNICA ... 5
2.2.1 CONSUMO REDUCIDO ... 6
2.2.2 MAYOR POTENCIA ... 6
2.2.3 GASES DE ESCAPE MENOS CONTAMINANTES... 6
2.2.4 ARRANQUE EN FRÍO Y FASE DE CALENTAMIENTO ... 6
2.3CLASIFICACIÓNDELAINYECCIÓNELECTRÓNICA ... 7
2.3.1 INYECCIÓN DE ACUERDO AL NÚMERO DE INYECTORES Y PUNTO DE INYECCIÓN ... 7
2.3.1.1 Inyección en un solo punto (monopunto) ... 8
2.3.1.2 Inyección individual (multipunto) ... 8
2.3.2 CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE INYECCIÓN (CONTINUA, INTERMITENTE) ... 9
2.3.2.1 Inyección continua ... 9
2.3.2.2 Inyección intermitente ... 9
2.4ELEMENTOSDELSISTEMADEINYECCIÓNDE COMBUSTIBLEELECTRÓNICO ... 12
2.4.1 SISTEMA HIDRÁULICO ... 12
2.4.1.1 Tanque de combustible ... 12
2.4.1.3 Filtro de combustible ... 13
2.4.1.4 Tubo distribuidor ... 14
2.4.1.5 Regulador de presión ... 14
2.4.1.6 Inyectores ... 15
2.4.2 SISTEMA ELECTRÓNICO ... 16
2.4.2.1 Modulo electrónico central (ECU) ... 16
2.4.2.2 Sensores ... 17
2.4.2.3 Sensores Generadores de tensión: CKP, CMP (inductivos), KS, O2 ... 17
2.4.2.4 Sensores Generadores de impulso: CKP, CMP, VSS (Hall) ... 21
2.4.2.5 Sensores Medidores: MAF, MAP ... 23
2.4.2.6 Sensores Resistivos: ETC, IAT, EFT, EGT, (termistores NTC), TPS Potenciómetro. ... 28
2.5ACELERADORELECTRÓNICO ... 33
2.5.1 CONTROL DEL PAR MOTOR POR REGLAJE ELÉCTRICO DE LA MARIPOSA ... 34
2.5.2 SECUENCIA DE REGULACIÓN ... 35
2.5.3 PARTES QUE COMPONEN EL ACELERADOR ELECTRÓNICO ... 35
3. METODOLOGÍA ... 37
4. ANÁLISIS Y RESULTADOS. ... 40
4.1.ESQUEMATIZACIÓNDELDIAGRAMAELÉCTRICODEL BANCOSIMULADOR ... 40
4.1.1 ESQUEMA DE PINES DE LA COMPUTADORA ... 40
4.1.2 DIAGRAMA ELÉCTRICO DE SENSORES ... 41
4.1.2 DIAGRAMA ELÉCTRICO DE ACTUADORES ... 46
4.2CONSTRUCCIÓNDELBANCOSIMULADOR ... 49
4.3UBICACIÓNYFIJACIÓNDELOSCOMPONENTES
DELSISTEMADEINYECCIÓNELECTRÓNICO ... 51
4.2.3 FIJACIÓN DE COMPONENTES DEL SISTEMA ELECTRÓNICO ... 51
4.2.2 FIJACIÓN DE ACTUADORES ... 54
4.2.3 FIJACIÓN Y ADAPTACIÓN MECÁNICA DE LOS COMPONENTES PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL BANCO SIMULADOR ... 56
4.3COMPROBACIÓNDELBANCOSIMULADOR ... 58
4.4ANÁLISISINDIVIDUALDELASMEDICIONES ... 62
4.5MANUALDEFUNCIONAMIENTODELBANCOSIMULADOR DIDÁCTICODELSISTEMADEINYECCIÓNCOMANDADOPOR ACELERADORELECTRÓNICO ... 70
4.5.1 RIESGOS DEL OPERARIO ... 72
4.5.1.1 Peligro de alto voltaje ... 72
4.5.1.2 Peligro de aplastamiento ... 72
4.5.1.3 Peligro de corte ... 72
4.5.1.5 Peligro de quemadura ... 73
4.5.1.6 Peligro de inflamación ... 73
4.5.2 USO DE EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL DURANTE LA MANIPULACIÓN ... 73
4.6ELABORACIÓNDEGUÍASDEPRÁCTICA ... 74
4.6.1 GUÍA DE PRÁCTICA 1 ... 74
4.6.2 GUÍA DE PRÁCTICA 2 ... 75
4.6.3 GUÍA DE PRÁCTICA 3 ... 76
4.6.4 GUÍA DE PRÁCTICA 4 ... 77
4.6.5 GUÍA DE PRÁCTICA 5 ... 78
4.6.6 GUÍA DE PRÁCTICA 6 ... 79
4.6.7 GUÍA DE PRÁCTICA 7 ... 80
4.6.8 GUÍA DE PRÁCTICA 8 ... 81
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 83
5.1CONCLUSIONES ... 83
5.2RECOMENDACIONES ... 85
BIBLIOGRAFÍA ... 86
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Características del sensor MAF e IAT ... 41
Tabla 2. Características del sensor ECT ... 42
Tabla 3. Características del sensor O2 ... 42
Tabla 4. Características del sensor KS ... 43
Tabla 5. Características de los sensores CKP y CMP ... 44
Tabla 6. Caracteristicas del sensor TP ... 45
Tabla 7. Características del sensor APP ... 46
Tabla 8. Características de los inyectores ... 47
Tabla 9. Características de las bobinas ... 48
Tabla 10. Características de la bomba de combustible y relé ... 49
Tabla 11. Medición de componentes a 750 rpm ... 59
Tabla 12. Medición de componentes a 1000 rpm ... 59
Tabla 13. Medición de componentes a 1500 rpm ... 60
Tabla 14. Medición de componentes a 2000 rpm ... 60
Tabla 15. Medición de componentes a 2500 rpm ... 61
Tabla 16. Medición de componentes a 3000 rpm ... 61
Tabla 17. Medición de componentes a 3200 rpm ... 62
Tabla 18. Análisis de temperatura del sensor ECT ... 62
Tabla 19. Análisis de tensión del sensor APP1 ... 63
Tabla 20. Análisis de tensión del sensor APP2 ... 64
Tabla 21. Análisis de tensión de la batería ... 65
Tabla 22. Análisis de tensión del sensor TP1 ... 65
Tabla 23. Análisis de tensión del sensor TP2 ... 66
Tabla 24. Análisis de la apertura válvula IAC ... 67
Tabla 25. Análisis del flujo del sensor MAF ... 68
Tabla 26. Análisis de tensión del sensor O2 ... 69
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Clasificación de la inyección de combustible ... 7
Figura 2. Inyección monopunto ... 8
Figura 3. Inyección multipunto ... 8
Figura 4. Inyección continua de combustible ... 9
Figura 5. Inyección secuencial ... 10
Figura 6. Inyección semi secuencial ... 11
Figura 7. Inyección de fase ... 11
Figura 8. Depósito de combustible ... 12
Figura 9. Bomba de combustible ... 13
Figura 10. Filtro de combustible ... 14
Figura 11. Tubo distribuidor ... 14
Figura 12. Regulador de presión ... 15
Figura 13. Válvula inyector ... 15
Figura 14. Unidad electrónica de control ... 16
Figura 15. Sensor de posición de cigüeñal inductivo ... 18
Figura 16. Sensor de posición del árbol de levas inductivo ... 19
Figura 17. Sensor de detonación del motor ... 19
Figura 18. Sensor de oxígeno ... 20
Figura 19. Sensor de posición de cigüeñal efecto hall ... 21
Figura 20. Sensor de posición de cigüeñal efecto hall ... 22
Figura 21. Sensor de posición de árbol de levas efecto hall ... 22
Figura 22. Sensor de velocidad del vehículo ... 23
Figura 23. Sensor sonda volumétrica de aire ... 24
Figura 24. Sensor sonda masa de aire ... 25
Figura 25. Sensor masa de aire por película incandescente ... 26
Figura 26. Sensor sonda efecto Karman ... 26
Figura 27. Sensor de presión de aire aspirado de tensión variable ... 27
Figura 29. Sensor de temperatura del motor ... 29
Figura 30. Sensor de temperatura de aire aspirado ... 30
Figura 31. Sensor de temperatura de gases de escape ... 31
Figura 32. Sensor de temperatura del combustible ... 31
Figura 33. Sensor de posición de aleta de aceleración ... 33
Figura 34. Reglaje eléctrico de la mariposa de aceleración ... 34
Figura 35. Resultado del par efectivo ... 35
Figura 36. Esquema de los pines de la computadora ... 40
Figura 37. Circuito del sensor MAF e IAT ... 41
Figura 38. Circuito eléctrico del sensor ECT ... 42
Figura 39. Circuito eléctrico del sensor O2 ... 42
Figura 40. Circuito eléctrico del sensor KS ... 43
Figura 41. Circuito eléctrico del sensor CKP y CMP ... 44
Figura 42. Circuito eléctrico del sensor TP ... 44
Figura 43. Circuito eléctrico del sensor APP ... 45
Figura 44. Circuito eléctrico de inyectores ... 46
Figura 45. Circuito eléctrico de bobinas ... 47
Figura 46. Diagrama eléctrico de la bomba de combustible y relé ... 48
Figura 47. Esquema frontal del banco simulador del sistema de inyección por acelerador electrónico ... 50
Figura 48. Esquema lateral del banco simulador del sistema de inyección por acelerador electrónico ... 50
Figura 49. Fijación de la ECM ... 51
Figura 50. Instalación del sensor CKP ... 52
Figura 51. Instalación del sensor CMP ... 52
Figura 52. Instalación del sensor APP ... 53
Figura 53. Instalación del sensor KS y O2 ... 53
Figura 54. Instalación de los sensores MAF y ECT ... 54
Figura 55. Instalación del tablero de instrumentos ... 54
Figura 56. Instalación de Riel de inyectores ... 55
Figura 57. Instalación de bobinas independientes ... 56
Figura 59. Instalación del motor eléctrico ... 57
Figura 60. Instalación del pedal de cocedora ... 57
Figura 61. Instalación de la bomba y tanque de combustible ... 58
Figura 62. Gráfica del sensor ECT ... 63
Figura 63. Gráfica del sensor APP1 ... 63
Figura 64. Gráfica del sensor APP2 ... 64
Figura 65. Gráfica de la batería... 65
Figura 66. Gráfica del sensor TP1 ... 66
Figura 67. Gráfica del sensor TP2 ... 66
Figura 68. Gráfica del sensor IAC ... 67
Figura 69. Gráfica del sensor MAF ... 68
Figura 70. Gráfica del sensor O2 ... 69
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1
Construcción de la base del banco tipo tablero. ... 89
ANEXO 2
Banco simulador didáctico del sistema de inyección comandado por
acelerador electrónico. ... 90
ANEXO 3
Páginas de manual del fabricante Suzuki Grand Vitara SZ. ... 91
ANEXO 4
RESUMEN
ABSTRACT
1. INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de titulación previo a la obtención del título de grado como Ingeniero Automotriz, consiste en la construcción de un banco simulador didáctico del sistema de inyección de combustible comandado por acelerador electrónico; debido a que la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL en la carrera de Ingeniería Automotriz se dictan las asignaturas de electricidad, electrónica y autotrónica automotriz, estas a su vez no disponen de bancos didácticos simuladores con este tipo de sistemas de inyección electrónicos para el mejor aprendizaje y entendimiento de los estudiantes por ello fue la necesidad de implementar un banco simulador didáctico del funcionamiento del sistema de inyección de combustible accionado por un acelerador electrónico para el taller de automotriz de la universidad.
Con el adelanto tecnológico va avanzando constantemente en la industria automotriz para mayores y mejores eficiencias del motor en el vehículo y que a su vez son tecnologías más amigables con el medio ambiente; en el país conforme se sigue importando vehículos es más común encontrar estos tipos sistemas de inyección electrónica para lo cual hay que estar al día en el entendimiento de estas nuevas tecnologías.
La funcionalidad del banco permite que se observar de manera simulada, física el sistema de inyección de un automóvil salto de chispa, forma de la inyección, toma de valores de los componentes, interpretación del diagrama eléctrico para el mejor entendimiento de los estudiantes, y una herramienta para los docentes en la enseñanza de materias como son electricidad, electrónica, y autotrónica automotriz.
simulador didáctico. De igual forma para la construcción del banco simulador se utilizó la herramienta de diseño con la que se dio de forma representativa la ubicación, dimensiones del banco y la distribución de los elementos que son visibles.
Después de la construcción del banco simulador se realizaron pruebas de comprobación de los componentes electrónicos del banco simulador en funcionamiento a determinadas revoluciones, para su registro y documentación, para ello se utilizó equipos de diagnóstico automotriz como fueron el escáner y el multímetro automotriz
2. MARCO TEÓRICO
2.1 INICIOS DE LA ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE EN
LOS MOTORES
La alimentación de combustible se comenzó a usar en los motores de aviación durante la Segunda Guerra Mundial, comenzando así una larga constante en el desarrollo de los mismos. Para la incorporación en motores por chispa de los automóviles primero se inició con los motores diésel porque su consumo de combustible era reducido debido a su forma de inyección. Tanto en Alemania, Estados Unidos científicos creaban carburadores para lograr la alimentación de combustible para motores por chispa, en los cuales la depresión creada en un conducto de admisión, inyectaba un chorro de gasolina por debajo de su difusor y el caudal era regulado por la depresión además de un control manual. Pero al tener un elevado costo de fabricación se utilizó solo en modelos de alta gama. El problema principal producido por vehículos con motores de combustión interna fue por la emanación de contaminantes, el cual se producía cuando la gestión del sistema de combustión se realizaba con el carburador, sin ningún tipo de control de la combustión (Parera, 2000).
por cada parte de gasolina, ni mayor de 17 a 1; en el primer caso se dice "mezcla rica" y en el segundo de "mezcla pobre". Por debajo o por encima de esos límites el motor no funciona bien, en un caso ahogando las bujías y en el otro calentándose en exceso, con fallos al acelerar y explosiones de retorno (Melchor, 2013).
En la carrera de admisión del motor, el pistón baja dentro del cilindro y la presión interior del cilindro disminuye, aspirando aire desde el purificador (filtro), carburador y colector de admisión fluyendo hasta el cilindro. Cuando este aire pasa a través del estrechamiento del carburador, la velocidad se eleva, y aspira la gasolina desde la tobera principal. Esta gasolina aspirada es llevada, esparcida por el flujo de aire y es mezclada con el mismo. Esta mezcla aire-combustible es después aspirada dentro del cilindro (Crouse, 2001). Para que el carburador funcione correctamente, se debe cambiar a intervalos regulares el filtro de combustible principal, que está en un cuerpo sellado de plástico que en su interior contiene un cartucho de papel filtrante. La suciedad, no sólo obstruye los pasajes impidiendo el paso del aire y la gasolina, sino que también apresura el desgaste de las partes delicadas. La regularidad con que deberá limpiarse un carburador, es decir desarmarlo por completo y tratarlo con disolventes especiales.
Problemas frecuentes con el uso del carburador en los colectores de admisión se producen mezclas desiguales de aire/gasolina para cada cilindro, que generaba como consecuencia de ello un excesivo consumo de combustible y una carga desigual de los cilindros (Gilardi, 2000).
contaminantes emanados por el vehículo como se da por el escape, cárter y tanque de combustible. Las emisiones del vehículo generan gases contaminantes para el mismo ser humano tales como, el monóxido de carbono (CO), hidrocarburos sin quemar (HC), óxido de nitrógeno (NOx), óxido de azufre (SO), plomo (PB), partículas sólidas (hollín, negro humo, cenizas, entre otros). Actualmente, los organismos internacionales a favor del medio ambiente, han exigido e impuesto, regulaciones en las emanaciones de CO, HC, NOx y PB, el más claro ejemplo, la eliminación parcial o total del plomo en la gasolina y algunos sistemas que de alguna forma, minimicen la producción de CO, HC y NOx, como el control electrónico (CULTURAL S.A., 2005).
Las señales eléctricas generadas por la periferia del motor son fácilmente computadas por el modulo electrónico con estos datos se comanda el momento exacto cuando las bobinas de los inyectores deben ser excitadas para realizar una inyección eficaz y exitosa. La inyección electrónica se pretendió conseguir una dosificación de combustible que se acerque más al trabajo real que el motor tiene. Los sistemas de inyección de combustible realizan la dosificación en el colector de admisión, mediante inyectores de mando eléctrico con características ideales para una buena salida del combustible (Perez, 2002).
El microprocesador o módulos electrónicos son los que van a comandar la apertura a los inyectores, su cierre, tiempo de dosificación de acuerdo a la información del motor como numero de revoluciones, condiciones del aire aspirado (Parera, 2000).
2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA
amigable con mejoras constantes en el desarrollo de estos sistemas (Orozco, 2006). Características de la inyección electrónica:
2.2.1 CONSUMO REDUCIDO
Al asignar un inyector comandado electrónicamente por la unidad de control a cada cilindro, en el momento elegido con precisión y en cualquier estado de carga se asegura la cantidad de combustible, exactamente dosificada.
2.2.2 MAYOR POTENCIA
La utilización de los sistemas de inyección permite optimizar la forma de los colectores de admisión con el consiguiente mejor llenado de los cilindros. El resultado se traduce en una mayor potencia específica y un aumento del par motor.
2.2.3 GASES DE ESCAPE MENOS CONTAMINANTES
La concentración de los elementos contaminantes en los gases de escape depende directamente de la proporción aire/gasolina quemada en el tiempo de trabajo.
Para reducir la emisión de contaminantes es necesario preparar una mezcla de una determinada proporción de manera constante.
Los sistemas de inyección electrónica permiten ajustar en todo momento la cantidad necesaria de combustible respecto a la cantidad de aire que es aspirado al motor produciendo una combustión completa de la mezcla.
2.2.4 ARRANQUE EN FRÍO Y FASE DE CALENTAMIENTO
Logrando una aceleración más rápida y segura desde el ralentí. En la fase de calentamiento se realizan los ajustes necesarios para una marcha constante del motor y una buena admisión de gas sin picado del motor, ambas con un consumo mínimo de combustible, lo que se consigue mediante la adaptación exacta del caudal de éste mediante el ajuste en el cuerpo de aceleración (Losardo, 2007).
2.3 CLASIFICACIÓN DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA
Como se observa en la figura 1, la inyección electrónica ha evolucionado con el pasar del tiempo, teniendo varios títulos en sus avances, gracias al mejoramiento de la tecnología y el pensamiento colectivo en el cuidado del medio ambiente (Calleja D. G., 2015).
Figura 1. Clasificación de la inyección de combustible
(Nuñez, 2016)
2.3.1 INYECCIÓN DE ACUERDO AL NÚMERO DE INYECTORES Y PUNTO DE INYECCIÓN
2.3.1.1 Inyección en un solo punto (monopunto)
Como se muestra en la figura 2, se presenta un solo inyector electromagnético el cual se ubica en la tobera de admisión, antes de la mariposa de aceleración y que se activa de manera intermitente para proporcionar la mezcla aire combustible a los cilindros.
Normalmente en este sistema se utiliza una bomba de baja presión como la que se encuentra en el depósito de combustible e inyecta el 100 por ciento de su caudal (Bosch, 2003).
Figura 2. Inyección monopunto
(Chavarría, 2013)
2.3.1.2 Inyección individual (multipunto)
Como se ve en la figura 3, se dispone de un inyector para cada cilindro ubicado en el interior de las toberas, los cuales individualmente inyectan delante de la válvula de admisión la cantidad de combustible necesaria para realizar una buena mezcla y posterior combustión (Bosch, 2003).
Figura 3. Inyección multipunto
2.3.2 CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE INYECCIÓN (CONTINUA, INTERMITENTE)
La inyección electrónica con el pasar del tiempo a más de aumentar en el número de inyectores se ha mejorado con la programación para el modo como inyectan las electroválvulas mejorando el caudal de ingreso a los cilindros (Gil, 2007).
2.3.2.1 Inyección continua
La inyección continua se caracterizaba por poseer inyectores mecánicos uno por cada cilindro a presión constante o variable los cuales gracias al tarado de un resorte de su interior, que se vence dando paso a la alimentación de combustible (Calleja, 2016). Inyección continua como se ve en la figura 4.
Figura 4. Inyección continua de combustible
(Mureira, 2015)
2.3.2.2 Inyección intermitente
En este tipo de inyección se utiliza un inyector electromagnético por cada cilindro y los cuales son comandados por la unidad electrónica de control para su apertura y cierre.
Inyección intermitente secuencial
Inyección secuencial como se observa en la figura 5 posee las siguientes características:
Se inyecta combustible siguiendo un orden.
La inyección se realiza al 100% de su caudal.
La inyección se realiza delante de la válvula de admisión.
La forma de saber si se tiene este sistema es observando la conexión de cada inyector, en donde se tendrá un cable del mismo color en todos los inyectores (+) y el otro de diferente color en cada inyector (-) estos vienen de la ECU (4 pines).
Figura 5. Inyección secuencial
(Nuñez, 2016)
Inyección intermitente semisecuencial
Como se ve en la figura 6, la inyección semisecuencial posee las siguientes características:
La inyección se realiza por cada chispazo.
Se inyecta cada vuelta de cigüeñal.
La inyección se realiza delante de la válvula de admisión.
inyectores (+) y el otro será de otro color (-) en todos los inyectores estos vienen de la ECU (1 pines).
Figura 6. Inyección semi secuencial
(Nuñez, 2016)
Inyección intermitente de fase
Como se ve en la figura 7, la inyección de fase posee las siguientes características:
La inyección se realiza el 50% del caudal.
Se inyecta cada vuelta de cigüeñal.
La inyección se realiza delante de la válvula de admisión.
La forma de saber si se tiene este sistema es observando la conexión de
cada inyector; en donde se tendrá un cable del mismo color en todos los inyectores (+) y el otro conductor de otro color en 1° y 4° (-), otro color en 2° y 3° (-) estos vienen de la ECU (2 pines) (González, 2015).
Figura 7. Inyección de fase
2.4 ELEMENTOS DEL SISTEMA DE INYECCIÓN DE
COMBUSTIBLE ELECTRÓNICO
Está conformado por subsistemas o sistemas en si como, es la parte hidráulica que mantiene combustible para que llegue a los cilindros y se produzca la combustión, está conformado por sensores y actuadores con las conexiones que llegan a la computadora o unidad electrónica de control (Serrano, 2005).
2.4.1 SISTEMA HIDRÁULICO
El sistema hidráulico conformada por actuadores consta de un lado de baja presión (desde el tanque y hasta antes de salir por los inyectores y lado de alta presión (que conforma el lado de los inyectores y riel donde se acumula la presión que manda la bomba y posteriormente inyecta.
2.4.1.1 Tanque de combustible
Deposito como se observa en la figura 8; usualmente es de chapa metálica y fijado al bastidor. La apertura para el llenado del depósito se cierra con un tapón, la tubería de la gasolina parte cerca del fondo. Algunos depósitos contienen en su interior rompeolas para evitar la formación de espuma, también poseen un respiradero que actualmente se redirige al motor para evitar que los gases salgan al medioambiente (Crouse, 2001).
Figura 8. Depósito de combustible
2.4.1.2 Electrobomba de combustible
La bomba de combustible como se ve en la figura 9. Se localiza en su gran mayoría dentro del tanque de combustible, son accionadas por un motor eléctrico y refrigeradas por el caudal de combustible.
En la inyección electrónica la bomba es de rodillos o de paletas en ciertos casos.
El motor de imanes permanentes es alimentado por la batería a través de un relé al mismo tiempo del arranque, quedando comandada por la unidad electrónica de control (Parera, 2000).
Figura 9. Bomba de combustible
(Bosch, 2008)
2.4.1.3 Filtro de combustible
Figura 10. Filtro de combustible
(Bosch, 2008)
2.4.1.4 Tubo distribuidor
El tubo distribuidor como se ve en la figura 11. Tiene la función de distribuir combustible hacia los inyectores, el combustible siempre está disponible y en la presión necesaria para su inyección dependiente del estado de funcionamiento del motor. Sirve de sujeción de a los inyectores y soporte del regulador de presión, se ubica entre el múltiple de admisión y el cabezote (Bosch, 2003).
Figura 11. Tubo distribuidor
(Nuñez, 2016)
2.4.1.5 Regulador de presión
Como se ve en la figura 12, es un actuador que regula la presión del sistema prescrita por el fabricante.
diferencia de presión entre la alimentación de combustible y el ambiente en el cual es inyectado sea constante. Está situada al final de tubo distribuidor y consta de un cuerpo metálico dividido en dos cámaras por una membrana rebordeada, una cámara con un resorte helicoidal y la otra con combustible (Bosch GmbH, 2000).
Figura 12. Regulador de presión
(Nuñez, 2016)
2.4.1.6 Inyectores
En los sistemas de inyección de combustible actuales cada cilindro tiene una válvula que inyecta y pulveriza el combustible para que se mezcle con el aire al interior del cilindro. Las válvulas son comandadas electromagnéticamente su apertura y cierre con impulsos eléctricos por la unidad de comando. El ángulo de la inyección de combustible y el número de orificios varía de acuerdo a la válvula (Bosch, 2008). Válvula inyector como se muestra en la figura 13.
Figura 13. Válvula inyector
2.4.2 SISTEMA ELECTRÓNICO
El sistema electrónico corresponde a los sensores y actuadores que son controlados por la unidad electrónica de control mediante su programación, componentes que están cableados directamente a los conectores de esta. Para el diagnóstico y medición de estos componentes se debe de utilizar el equipo de diagnóstico automotriz adecuado como el multímetro y escáner automotriz (GmbH, 2002).
2.4.2.1 Modulo electrónico central (ECU)
Es el cerebro del sistema de inyección electrónica de combustible, se encuentra normalmente dentro de una caja de aluminio, localizada debajo del panel de instrumentos de lado del conductor o en el compartimiento del motor cerca de las paredes del habitáculo, posee uno o varios conectores de donde salen una gran cantidad de cables hacia diferentes partes del vehículo (Orozco J. , 2004). Posee un voltaje de alimentación de 12 voltios los cuales pasan por medio de uno o dos fusibles provenientes de la fusiblera. El modulo electrónico no es más que un procesador de datos que funciona con señale digitales. Ya que el mismo recibe señales análogas de los periféricos, se debe rectificar estas señales mediante circuitos electrónicos para su entrada, así generar las órdenes de salida mediante su cómputo y comparación con la memoria previamente establecida (Parera, 2000). Módulo electrónico de control como se ve en la figura 14.
Figura 14. Unidad electrónica de control
2.4.2.2 Sensores
Los sensores miden magnitudes en el motor como son: Temperatura, revoluciones por minuto, punto muerto superior, presión, masa de aire, posición, relación, etc.
Se registran el estado de servicio del motor comunicándose este estado en forma de señales eléctricas a la unidad electrónica de control (Bosch GmbH, 2000).
Existen 4 tipos de sensores: Generadores de tensión, Generadores de impulso, Medidores, Resistivos.
2.4.2.3 Sensores Generadores de tensión: CKP, CMP (inductivos), KS, O2
Los sensores generadores de tensión son aquellos que para su funcionamiento no necesitan de una fuente de alimentación, sino que estos por su configuración y forma generan su propia tensión dando como resultado la señal normalmente sinusoidal que va hacia la unidad electrónica de control para su procesamiento y posterior acción.
Sensor de posición del cigüeñal CKP
los puntos muertos del motor, con esta señal la UEC calcula la inyección básica de combustible, sincroniza el encendido en base de las RPM del motor eliminando las variaciones del encendido debido a la deformación de la banda de distribución o el juego del distribuidor. De igual forma con esta señal del CKP, la unidad electrónica de control activa el relé de la electrobomba, el actuador rotativo de ralentí. También en algunas marcas de motores lo utilizan también como sensor de punto muerto superior (PMS) y revoluciones (RPM) al mismo tiempo del motor. Se ubica normalmente cerca de la polea del cigüeñal o en algunos casos en el distribuidor (Nuñez, 2016).
Figura 15. Sensor de posición de cigüeñal inductivo
(Nuñez, 2016)
Sensor de posición de árbol de levas CMP
Sensor de posición de árbol de levas como se ve en la figura 16.
Figura 16. Sensor de posición del árbol de levas inductivo
(Nuñez, 2016)
Sensor de detonación KS
A este sensor también se lo llama de cascabeleo, cuando aparece una detonación en un cilindro se produce el cascabeleo por una mala calibración de incendio o inadecuado octanaje del combustible generando ondas, que el sensor reconoce, el cual envía un valor de voltaje en mili voltios, la unidad electrónica de control recepta este voltaje interpretando y corrigiendo el encendido; retardando 5o por un tiempo determinado, para luego adelantarlo para que se produzca de nuevo el cascabeleo, repitiendo este proceso continuamente. Sensor KS como se muestra en la figura 17. Para que el motor trabaje de forma óptima en todos los regímenes es necesario que se encuentre el momento de encendido lo más cerca posible del límite de detonación. Son sensores fabricados por cuarzo, su principio de funcionamiento es la obtención de tensión al aplicar una compresión. Se encuentra ubicado en el block de cilindro entre los cilindros 2-3 a la altura de la cámara de combustión cuando solo posee un sensor; y cuando trae dos sensores están ubicados entre los cilindros 1-2 y 3-4 (Nuñez, 2016).
Figura 17. Sensor de detonación del motor
Sensor de oxigeno O2
También conocido como sonda lambda, sensor que mantiene un extremo en contacto con los gases de escape y el otro lado en contacto con el aire exterior, si la cantidad de oxigeno no es igual en ambos lados, se genera una señal eléctrica hacia la unidad electrónica de control. Por medio de esta señal enviada por la sonda lambda, la unidad de contaminando podrá variar la cantidad de combustible pulverizado (Bosch, 2008). El sensor O2 de zirconio como se muestra en la figura 18. Está constituido de una cerámica de dióxido de zirconio ensamblada entre dos placas de platino. Al entrar en contacto con el oxígeno el zirconio se convierte en un conductor electrolito. En las placas de platino ocurre una reacción química produciendo formaciones de iones de oxígenos en las placas. Un electrodo positivo y uno negativo, separados del elemento cerámico electrolito estacionario, forman una tensión en función a la diferencia de oxigeno entre ellos. Así un contenido de oxigeno bajo tendrá un voltaje alto de salida, el parámetro para considerar una mezcla pobre es de 100 mili voltios, y una mezcla rica de 900 mili voltios, con este valor la unidad electrónica de control corrige la mezcla considerando primero que el sensor debe alcanzar su temperatura de trabajo 350 oC a 450 oC. Existen de 1 conductor, 3 conductores, 4 conductores para los sensores de zirconio. Para el sensor de un solo conductor es necesario antes de probar su función debe llegar a la temperatura de trabajo. Los sensores de 3 y 4 conductores poseen una resistencia calefactora la cual va a calentar el circonio desde que se pone en contacto. Se instala en el tubo de escape (Nuñez, 2016).
Figura 18. Sensor de oxígeno
2.4.2.4 Sensores Generadores de impulso: CKP, CMP, VSS (Hall)
Este sensor genera una señal digital, se le considera como un interruptor electrónico. Para su funcionamiento es necesario que tenga una tensión de alimentación de 12 voltios o 5 voltios para conectar el circuito integrado interno (Pérez, 2014).
Sensor de posición de cigüeñal CKP
El sensor proporciona una señal cuando la ventana de la rueda obturadora coincide con el circuito integrado el voltaje hall es de -12 voltios. La ventana permite que la fuerza del campo magnético del imán llegue en forma perpendicular al circuito integrado, generando la tensión hall, cuando coincida la pantalla con el circuito integrado se corta el campo magnético y el voltaje hall es de 0 voltios.
La rueda obturadora posee tantas ventanas como cilindros tenga el motor. Sensor CKP de efecto hall como se muestra en la figura 19. Se ubica normalmente en el distribuidor (Nuñez, 2016).
Figura 19. Sensor de posición de cigüeñal efecto hall
(Electrónica, 2012)
El sensor hall de tensión diferencial como se ve en la figura 20. Tiene una señal de 12 voltios o 5 voltios, cuando coincide el diente en el circuito integrado, quedando activado, cuando pasa otro diente se desactiva.
Figura 20. Sensor de posición de cigüeñal efecto hall
(Nuñez, 2016)
Sensor de posición de árbol de levas CMP
El sensor CMP como se ve en la figura 21. Mantiene su funcionamiento de igual forma que el sensor de posición de cigüeñal de efecto hall, proporciona un valor de voltaje para que la unidad electrónica de control, con la información para que pueda preparar la inyección básica de combustible y regula el punto de encendido de acuerdo a las revoluciones del motor. La señal de la onda es cuadrada, se necesita un voltaje de alimentación para su funcionamiento. Se ubica el sensor en algún caso en el distribuidor, árbol de levas y cigüeñal (Nuñez, 2016).
Figura 21. Sensor de posición de árbol de levas efecto hall
(Nuñez, 2016)
Sensor de velocidad del motor VSS
(cuando es caja automática) a su vez corrige la dosificación de combustible, el tiempo de encendido, activa los sistemas especiales, EGR y cánister, disminuye la dosificación de combustible cuando se encuentra bajando una pendiente. Proporciona asistencia de la dirección hidráulica de acuerdo a la velocidad del vehículo, la unidad electrónica de control precisa esta información para controlar la rotación de ralentí y reconocer si el vehículo está en movimiento o parado. Sensor VSS como se observa en la figura 22. Se ubica en el tablero de control o el mecanismo de la caja de cambios donde se ensambla él cuenta kilómetros o en el diferencial (Nuñez, 2016).
Figura 22. Sensor de velocidad del vehículo
(Nuñez, 2016)
2.4.2.5 Sensores Medidores: MAF, MAP.
Los sensores de medición propiamente dicho son los que miden cierto parámetro gracias a su configuración interna la cual mediante el equipo de diagnóstico adecuado como por ejemplo el escáner, dará la medición que este arroje en la escala o unidad pertinente según la información que reciba la ECU.
Sensor de flujo de aire MAF
Consiste en una aleta en forma de L conectada a un eje el cual esta ensamblado el cursor de un potenciómetro, al momento que el aire ingrese mueve simultáneamente la aleta y el cursor del potenciómetro variando el voltaje, el cual llega a la unidad de control electrónico interpretando la cantidad de aire ingresado en los cilindros.
En la rampa de resistencias el cursor se desplaza por toda su pista, la corriente de la batería mantiene una tensión entre el borne de entrada y de salida. El cursor manda por el borne de salida un valor de tensión que depende de la posición del plato sonda. Con el resultado la unidad electrónica de control calcula el tiempo de apertura de los inyectores.
En el cuerpo se encuentra un tornillo para la regulación del monóxido de carbono, un par de platinos que activa la electrobomba. Al interior de este se encuentra el sensor IAT que mide la tensión de señal en función de la temperatura del aire. Normalmente este sensor MAF lleva 7 o 5 pines de acuerdo al modelo (Nuñez, 2016).
Figura 23. Sensor sonda volumétrica de aire
(Nuñez, 2016)
Tipo sonda masa de aire, mide la masa del aire que ha ingresado a los cilindros es decir el peso específico en función de la gravedad. Medida mediante la variación de tensión.
Es un dispositivo de medición más perfecto ya que puede medir cuatro parámetros del aire que ingresa: volumen, temperatura, presión barométrica/altitud y humedad.
exacta la masa de aire, adaptando una mejor respuesta al servicio del motor, independientemente de la densidad del aire. Está constituido por un hilo de platino de 0.007 mm ubicado en un tubo plástico, un anillo de soporte del hilo, la resistencia de presión y la sonda térmica. Un cuerpo electrónico, un transistor de potencia, en algunos casos un potenciómetro de ralentí. Sensor MAF tipo sonda masa de aire como se observa en la figura 24.
Funcionamiento, si aumenta el caudal de aire el hilo se enfría disminuyendo la resistencia, esta provoca un desequilibrio corrigiendo inmediatamente por el circuito de regulación, elevando la corriente de calefacción. El aumento de esta temperatura está calculado para que el hilo caliente recupere su temperatura inicial, de esta se consigue una relación entre flujo y corriente calefactora.
La corriente calefactora es la medida de la masa de aire aspirado, la regulación es rápida por la masa del hilo, el hilo se calienta con el vehículo detenido para eliminar la suciedad.
Algunos sensores tienen incorporado un potenciómetro de ralentí instalado adicionalmente en el medidor de masa de aire que sirve para ajustar la mezcla en ralentí (Nuñez, 2016).
Figura 24. Sensor sonda masa de aire
(Nuñez, 2016)
condiciones severas de funcionamiento (Nuñez, 2016). Sensor como se observa en la figura 25.
Figura 25. Sensor masa de aire por película incandescente
(Nuñez, 2016)
Tipo sonda efecto Karman, sensor de frecuencia variable, como se ve en la figura 26. Está compuesto por un sensor de presión barométrica, sensor de temperatura de aire aspirado, y sensor de flujo de aire.
El medidor de aire por medición de volumen circulante según el principio Karman Vortex en el que se produce torbellinos de aire en cuerpos, cuya frecuencia es una medida de volumen de circulación.
Esta frecuencia se mide enviando ondas de ultrasonidos transversalmente a la corriente de aspiración.
La velocidad de propagación de estas viene influenciada por los torbellinos de aire, se mide con un receptor de ultrasonidos y se valora en la unidad electrónica de control. Se ubica en el depurador (Nuñez, 2016).
Figura 26. Sensor sonda efecto Karman
Sensor de presión de aire aspirado MAP
Por voltaje variable, posee un medidor de deformación piezo eléctrico, chip de silicio de 3 mm por 250 micras de espesor.
Forma un diafragma, a medida que la presión barométrica en un lado del chip opera contra el vacío del otro lado, los resistores se alargan y contraen, a esta deformación se alimenta con una tensión de 4,8 voltios a 5voltios; un conductor envía a la unidad electrónica de control un valor de voltaje variable, cambiando el voltaje de alimentación en respuesta a la variación de presión.
Cuando la presión se incrementa también el voltaje o viceversa. Mide la presión absoluta del múltiple de admisión en relación a la presión atmosférica, esto hace mediante la variación de la tensión que suministra la unidad electrónica de control, con este valor calcula el caudal de combustible básico. Sensor MAP por variación de tensión como se ve en la figura 27. Se ubica en el múltiple de admisión o cerca de este conectado al múltiple por un tubo de vacío (Nuñez, 2016).
Figura 27. Sensor de presión de aire aspirado de tensión variable
(Nuñez, 2016)
Por frecuencia variable, funciona de acuerdo con el principio de capacidad variable, y genera una señal pulsante proporcional a su medición. Contiene un condensador de circuito oscilante en su interior, se produce una variación de capacitancia al variar el juego entre las láminas del condensador.
Los objetivos del sensor son medir la presión absoluta del colector de admisión y la presión barométrica. El sensor envía información a la unidad de control electrónica, de la presión barométrica existente sin arrancar el vehículo y cuando está completamente abierta la válvula de mariposa, por lo que se va corrigiendo la señal de inyector mientras hay variaciones de altitud. La relación para determinar la presión absoluta a partir de la barométrica es, presión absoluta es igual a la presión barométrica menos la succión o vacío creada por los cilindros. La salida de la señal a la unidad de mando es de Hertzios, por lo que tendremos que medirlo mediante un osciloscopio con opción de medición de frecuencia. La frecuencia de esta señal suele oscilar entre 90 Hertzios y 160 Hertzios, la tensión de alimentación del sensor es de +5.0 Voltios, la toma de masa debe presentar una tensión máxima de 0.08 Voltios igual que el de variación de tensión. Sensor MAP por variación de frecuencia como se observa en la figura 28 (Cruz, 2015).
Figura 28. Sensor de presión de aire aspirado por variación de frecuencia
(Galvan, 2012)
2.4.2.6 Sensores Resistivos: ETC, IAT, EFT, EGT, (termistores NTC), TPS Potenciómetro.
NTC Coeficiente negativo de temperatura, son del tipo de termistores que presentan una variación en su resistencia interna, a medida que aumenta su temperatura su valor de resistencia bajara. Es el más comúnmente utilizado en los sensores resistivos de los vehículos (Ros Marín & Brrera Doblado, 2011).
PTN coeficiente positivo de temperatura, cuando el termistor se somete a cambios de temperatura elevados provoca un cambio ascendente de la variación de su resistencia, es decir a mayor temperatura mayor será su resistencia (Cruz, 2015).
Sensor de temperatura del refrigerante ETC
Posee una resistencia que varía en función de la temperatura del motor generando también la variación de la tensión referencial, la cual llega a la unidad electrónica de control, interpreta a que temperatura se encuentra el motor y calcula la dosificación de combustible en función de la temperatura, el punto de encendido, de igual forma cuando está el motor a una temperatura mayor a 100 oC, el sensor ETC tiene un voltaje referencial entre 1 voltio a 1,5 voltios. La unidad electrónica de control con este voltaje activa el relé del electro ventilador para complementar la información a los demás sensores.
Sensor ETC como se muestra en la figura 29. Se ubica en la salida o en la parte superior del cabezote. Se mantiene siempre en contacto con el líquido refrigerante (Nuñez, 2016).
Figura 29. Sensor de temperatura del motor
Sensor de temperatura del aire de admisión IAT
Sensor de temperatura de aire aspirado, varía la resistencia interna NTC, en función de la temperatura del aire aspirado dando como resultado también la variación de la tensión referencial.
Este valor llega a la unidad electrónica de control la cual interpreta a que temperatura se encuentra el aire del medio ambiente, con este valor de tensión referencial permite confirmar el volumen de aire aspirado, la unidad electrónica de control empobrece la mezcla y demora en activar el EGR. Sensor IAT como se muestra en la figura 30.
Puede estar ubicado en el múltiple de admisión, en el depurador, en el sensor de flujo de aire, en la manguera de acople del depurador, cuerpo de la aleta de aceleración, en el sensor MAP (Conception, 2012).
Figura 30. Sensor de temperatura de aire aspirado
(Nuñez, 2016)
Sensor de temperatura de gases de escape EGT
Sensor de temperatura de gases de escape, posee una resistencia interna NTC la cual varía su valor en función de la temperatura de los gases de escape dando como resultado también la variación de tensión referencial. Este valor llega a la unidad electrónica de control la cual interpreta las condiciones de trabajo del catalizador.
Figura 31. Sensor de temperatura de gases de escape
(Nuñez, 2016)
Sensor de temperatura de combustible EFT
Sensor de temperatura de combustible, tiene un termistor NTC que varía la resistencia en función de la temperatura del combustible dando como resultado también la variación de la tensión referencial. Este valor llega a la unidad electrónica de control la cual empobrece la mezcla cuando el combustible está caliente y enriquece cuando esta frio. Sensor EFT como se muestra en la figura 32. Se ubica en el tubo distribuidor (Nuñez, 2016).
Figura 32. Sensor de temperatura del combustible
(Nuñez, 2016)
Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS
encuentra el motor, o los grados de apertura de la aleta de aceleración, esto lo hace con la variación de tensión.
Esta variación de tensión llega a la unidad electrónica de control, la cual interpreta si el motor esta en ralentí, carga parcial o plena carga. Con el dato calcula la dosificación de combustible, el adelanto de encendido y las revoluciones mínimas.
La unidad electrónica de control también censa la rapidez con que varía este valor dando como resultado una dosificación extra, o una aceleración rápida al motor. Se ubica en el cuerpo de aceleración.
Existen tres tipos de sensor de posición de la aleta de aceleración: interruptor, potenciómetro e interruptor/potenciómetro. Sensor TPS como se ve en la figura 33.
Tipo interruptor Permite informar a la unidad electrónica de control en qué estado de funcionamiento se encuentra el motor. Para esto tiene dos contactos, ralentí que es normalmente cerrado y el otro es normalmente abierto que es para indicar carga total. Carga parcial se interpreta cuando los dos contactos se encuentran abiertos al mismo tiempo.
Tipo potenciómetro Este sensor informa a la unidad electrónica de control a cuantos grados se encuentra la posición de la aleta de aceleración abierta, variando la tensión referencial, de acuerdo a este valor determina los grados. Normalmente tienen 3 pines; pueden ser regulables o fijos.
Figura 33. Sensor de posición de aleta de aceleración
(Nuñez, 2016)
2.5 ACELERADOR ELECTRÓNICO
Con este tipo de acelerador la mariposa de aceleración es comandada por la vía electromotriz. De esta manera la unidad electrónica de control influye directamente sobre la apertura de la mariposa de aceleración en relación al par motor, aunque el acelerador no sea modificado manualmente (Robert Bosch GmbH, 2000).
La mariposa de aceleración es accionada por un motor eléctrico, como se ve en la figura 34, la posición del acelerador se comunica por transmisores y se envía a la unidad electrónica de control la cual interpreta las intenciones del conductor en un ángulo específico de la mariposa.
Por motivos de emergencia, seguridad o de consumo de combustible se ve en la necesidad de modificar el par de motor cambiando el ángulo de la mariposa de aceleración por medio de la unidad electrónica de control del vehículo sin que el conductor realice algún cambio en la posición del pedal de aceleración.
Mantiene un sistema auxiliar en caso del fallo del acelerador electrónico, evita que el vehículo encienda o de estar encendido este apaga el motor cortando la inyección.
Figura 34.Reglaje eléctrico de la mariposa de aceleración
(Volskwagen-audi, 2008)
2.5.1 CONTROL DEL PAR MOTOR POR REGLAJE ELÉCTRICO DE LA MARIPOSA
La unidad electrónica de control recibe la información previa de requerimientos internos y externos para la entrega de par y su respuesta posterior (Belló, 2011).
Requerimientos internos de par:
Puesta en marcha
Calefacción del catalizador
Regulación de ralentí
Limitación de la potencia
Limitación del régimen
Regulación lambda
Requerimientos externos de par:
Momento cambio de marcha
Regulación del sistema de frenado
Regulación del par de inercia del motor
Del acople del catalizador
2.5.2 SECUENCIA DE REGULACIÓN
Anticipado al análisis de los requerimientos para el par motor, la gestión del motor compone un par teórico importante. El par efectivo es el resultado del cálculo de las magnitudes del régimen del motor, la señal de carga y el ángulo de encendido. Durante la secuencia de regulación la unidad electrónica de control compara el par efectivo con el par teórico, si los valores difieren entre sí, se genera una intervención reguladora hasta lograr que los valores sean iguales. La comparación se da por dos vías como se ve en la figura 35.
Figura 35. Resultado del par efectivo
(Volskwagen-audi, 2008)
2.5.3 PARTES QUE COMPONEN EL ACELERADOR ELECTRÓNICO
Modulo del pedal del acelerador Encargado de transmitir la posición del pedal a la unidad electrónica de control.
Unidad electrónica del motor Recibe la señal de la posición del
acelerador que el conductor condiciona, y modifica mediante el cálculo del par específico para la apertura de la mariposa de aceleración.
Testigo de falla de acelerador electrónico Indica al conductor falla en el sistema (Volskwagen-audi, 2008).
3. METODOLOGÍA
El proyecto tiene como fin la construcción de un banco del sistema de inyección electrónica comandado por acelerador electrónico, utilizando los componentes principales del sistema de necesarios para la inyección, a fin de igualar, simular el funcionamiento de dicho sistema de inyección electrónica teniendo los mismos valores para el funcionamiento para los elementos del banco simulador, proyecto que se implementara en el taller de Ingeniería automotriz de la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL para el aprovechamiento de los estudiantes. Para el cumplimiento del objetivo general del proyecto de titulación se desarrollaron los objetivos específicos y el posterior desarrollo de conclusiones.
Para el primer objetivo se recopilo información de fuentes bibliográficas confiables, físicas y electrónicas sobre la aparición del sistema de inyección, los tipos de inyección de combustible, el sistema de inyección electrónica de combustible, sus componentes electrónicos individuales y actuadores. Los diferentes tipos de funcionamiento que tienen los sensores, la forma de su conexión dentro de un vehículo.
Se eligieron las partes de un vehículo GRAND VITARA SZ, transmisión manual, motor 1.6l MPFI, modelo de computadora JQ.
El cuarto objetivo fue la construcción del banco como tal, se utilizaron materiales livianos para el tablero y una estructura de metal para soportar el mismo. De igual forma Se creó en el programa de diseño ®AutoCAD 2017 versión español, ubicando los componentes de forma representativa y presentando medidas de las dimensiones del banco conforme a la cantidad de piezas que se necesitaban.
Para la parte de construcción del banco se utilizaron los siguientes materiales:
Tubo cuadrado de
Angulo de pulgada por pulgada por
Fondo primer para metales
Disco de corte de 4 pulgadas
Disco de desbaste polifan # 40 de 4 pulgadas
Plancha MDF de 1,5 cm
Tornillo de madera de 1,5 pulgadas
Lijas 36, 80, 150, 240, 280, 320
Masilla plástica mustang y polifril
Sellador de madera
Fondo primer de relleno poliuretano
Pintura automotriz
Cola
Recipiente de 1kg
Herramientas utilizadas:
Cierra circular
Suelda eléctrica
Moladora
Taladro eléctrico
Maquina roto vital
multímetro, osciloscopio, para obtener los valores y formas de onda, comprobando el buen trabajo de los mismos, registrando sus valores en gráficos de Excel para su análisis.
4. ANÁLISIS Y RESULTADOS.
4.1. ESQUEMATIZACIÓN DEL DIAGRAMA ELÉCTRICO DEL
BANCO SIMULADOR
Existen diferentes herramientas de diseño para el bosquejo o la caracterización de planos, como son Adobe Photoshop, AutoCAD, Inventor, Blender, Inkscape entre otros, de los cuales se escogió la herramienta de diseño en 2D AutoCAD 2017 en su versión en español por la facilidad de manejo y accesibilidad del programa. Para el diseño del diagrama eléctrico del banco simulador del sistema de inyección por acelerador electrónico cuyos componentes proceden de un mismo vehículo como es el GRAND VITARA SZ, transmisión manual, motor 1.6l MPFI, modelo de computadora JQ. Puesto que se suspende otros sistemas que tienen poca relación con el sistema de inyección electrónica como son: el sistema antibloqueo de frenos (ABS), circuito electro ventilador, circuito interruptor de luces de freno, circuito de masa de presión del refrigerante etc.
4.1.1 ESQUEMA DE PINES DE LA COMPUTADORA
Como parte principal para el funcionamiento de cualquier sistema de inyección electrónico, en el banco se encuentra la computadora del vehículo esquematizada para observar los dos conectores C37, correspondientes a la parte de sensores y la E23 correspondiente en su mayor parte a los actuadores como se ve en la figura 36.
15 30 45 60 14 29 44 59 13 28 43 58 12 27 42 57 11 26 41 56 10 25 40 55 09 24 39 54 08 23 38 53 07 22 37 52 06 21 36 51 05 20 35 50 04 19 34 49 03 18 33 48 02 17 32 47 01 16 31 46 E 23 15 30 45 60 14 29 44 59 13 28 43 58 12 27 42 57 11 26 41 56 10 25 40 55 09 24 39 54 08 23 38 53 07 22 37 52 06 21 36 51 05 20 35 50 04 19 34 49 03 18 33 48 02 17 32 47 01 16 31 46 C 37
4.1.2 DIAGRAMA ELÉCTRICO DE SENSORES
EL sensor MAF por película caliente posee 5 pines debido a que en su interior también se encuentra el sensor IAT, circuito como se muestra en la figura 37.
+B
C37-27
C37-28
C37-25
C37-36
ECM
Figura 37. Circuito del sensor MAF e IAT
Sus características físicas se muestran en la tabla 1, corresponden al banco simulador puesto que gran parte del arnés original del vehículo sirvió para las conexiones del mismo y en algunos sensores posteriores se hizo una adaptación igualmente detallada.
Tabla 1. Características del sensor MAF e IAT
SENSOR PINES FUNCIÓN COLOR
MAF
PIN +B
PIN C37-27
PIN C37-28
Alimentación
Circuito de señal
Circuito de masa
Azul/Negro
Rojo
Azul
IAT PIN C37-36
PIN C37-25
Circuito de masa
Circuito de señal
Gris/Verde
Verde claro
ECM
C37-24C37-36
Figura 38. Circuito eléctrico del sensor ECT
Sus características físicas se muestran en la tabla 2, corresponden a la conexión en el banco simulador.
Tabla 2. Características del sensor ECT
SENSOR PINES FUNCIÓN COLOR
ECT PIN C37-24
PIN C37-36
Circuito de señal
Circuito de masa
Morado/Amarillo
Gris/Verde
Sensor O2 de circonio posee 4 pines, circuito como se muestra en la figura 39.
+B
ECM
C37-35
C37-11
C37-47
Figura 39. Circuito eléctrico del sensor O2
Tabla 3. Características del sensor O2
SENSOR PINES FUNCIÓN COLOR
O2
PIN C37-35
PIN C37-11
PIN C37-47
PIN +B
Circuito de masa
Circuito de señal
Circuito alimentación del
calefactor Alimentación Rojo Verde Negro/Rojo Rosado
Circuito del sensor de detonación posee un pin y blindaje como se muestra en la figura 40.
ECM
C37-56
C37-57
Figura 40. Circuito eléctrico del sensor KS
Sus características físicas se muestran en la tabla 4, corresponden a la conexión en el banco simulador.
Tabla 4. Características del sensor KS
SENSOR PINES FUNCIÓN COLOR
KS PIN C37-56
PIN C37-57
Circuito de masa
Circuito de señal
Blanco
Negro
