UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
TEMA:
“CONSTRUCCIÓN DE UN SIMULADOR DE INYECCIÓN
ELECTRÓNICA DE FUNCIONAMIENTO REAL CHEVROLET
CORSA 1.6 MPFI “
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
AUTOR: CARLOS EDUARDO CRUZ SIERRA
DIRECTOR: ING. ALEXANDER PERALVO, MSc.
DECLARACIÓN
Yo CARLOS EDUARDO CRUZ SIERRA, 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.
_________________________ (Carlos Cruz)
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Construcción de un simulador de inyección electrónico de funcionamiento real Corsa 1.6 MPFI”, que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por Carlos Cruz, 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. Alexander Peralvo, MSc.)
DIRECTOR DEL TRABAJO
AGRADECIMIENTO
A mis Padres por ser un apoyo incondicional que con su excelente ejemplo de perseverancia, con su paciencia y con sus valores inculcados en mi me han permitido cumplir mis metas durante mi carrera y mi vida personal
A mi abuelo que aunque ya no esté presente, ha formado en mí la suficiente madurez para afrontar los riesgos y desafíos de la vida.
ÍNDICE DE CONTENIDO
PÁGINA
RESUMEN ix
ABSTRACT x
1. INTRODUCCIÓN……….. 01
2. MARCO TEÓRICO………... 03
2.1 . SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA………. 03
2.2 . IMPORTANCIA DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE……….. 05
2.2.1. VENTAJAS DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE……… 06
2.3 . PRINCIPIOS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA……….. 06
2.4 . TIPOS DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE………. 07
2.4.1. SEGÚN EL LUGAR DONDE INYECTAN………. 07
2.4.1.1. Inyección Directa………. 07
2.4.1.2. Inyección Indirecta……….. 08
2.4.2. SEGÚN EL NÚMERO Y DISPOSICIÓN DE INYECTORES. 09 2.4.2.1. Inyección Monopunto………. 09
2.4.1.2. Inyección Multipunto……… 09
2.4.3. SEGÚN LA FORMA DE REPARTIR LA INYECCIÓN A CADA CILINDRO ………. 10
2.4.3.1. Inyección Continua ………. 10
2.4.3.2. Inyección Intermitente………. 10
2.4.3.2.1. Secuencial ………. 10
2.4.3.2.2. Semisecuencial……… 10
2.4.3.2.3. Simultánea……… 10
2.4.4. SEGÚN EL TIPO DE MANDO, FUNCIONAMIENTO Y REGULACIÓN……… 11
2.4.4.2. Inyección Electromecánica………. 11
2.4.4.3. Inyección Electrónica……….. 12
2.5. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA A GASOLINA M.P.F.I. ………. 13
2.5.1. CIRCUITO DE CONTROL ELECTRÓNICO………. 13
2.5.2. SISTEMA DE FLUJO DE AIRE ………. 15
2.5.3. ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE ………. 15
2.5.4. SISTEMA DE ENCENDIDO……….. 16
2.5.5. ESQUEMA DEL CIRCUITO DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA……… 17
2.6. SENSORES……… 17
2.6.1. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP)………… 17
2.6.1.1. Sensor CKP de tipo inductivo………... 18
2.6.1.2. Sensor CKP de tipo Efecto Hall……… 19
2.6.2. SENSOR DE POSICIÓN DE LA ALETA DE ACELERACION (TPS)……… 19
2.6.3. SENSOR DE PRESIÓN DE AIRE (MAP)……… 22
2.6.3.1. Sensor MAP por diferencia de presión……… 22
2.6.3.2. Sensor MAP por diferencia de frecuencia………….. 25
2.6.4. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE (IAT)………….. 27
2.6.5. SENSOR DE OXÍGENO (SONDA LAMBDA)………. 28
2.6.6. SENSOR DE TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE (ECT, CTS, WTS)………. 31
2.6.7. SENSOR DE DETONACIÓN (KS)……… 33
2.7. ACTUADORES……….. 33
2.7.1. INYECTORES DE COMBUSTIBLE……….. 34
2.7.2. VÁLVULA DE CONTROL DE MARCHA MÍNIMA (IAC)… 35 2.7.3. SISTEMA DE CONTROL DE EMISIONES EVAPORATIVAS (EVAP)………. 36
2.8. UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO (ECU) ……….. 37
2.8.1. FUNCIONES DE LA UNIDAD DE CONTROL……….. 39
2.8.1.2. Control del tiempo de ignición……… 39
3. CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SIMULADOR DIDACTICO………. 40
3.1. DISEÑO DE LA MAQUETA……….. 40
3.2. DISPOSICIÓN Y ESQUEMA DE LOS ELEMENTOS DE LA MAQUETA ………. 40
3.2.1. SISTEMA DE ENCENDIDO………... 41
3.2.2. SISTEMA DE CONTROL……… 46
3.2.3. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN………. 51
3.3. DIAGRAMA DEL SENSOR ECT……… 52
3.4. DIAGRAMA DEL SENSOR MAP………... 52
3.5. DIAGRAMA DEL SENSOR DE OXÍGENO………... 53
3.6. DIAGRAMA DEL SENSOR TPS………. 53
3.7. DIAGRAMA DEL IAC………... 54
3.8. DIAGRAMA DE SENSOR IAT………. 54
3.9. DIAGRAMA DE SENSOR KS………. 55
3.10. DIAGRAMA DE LOS INYECTORES……….. 55
4.FUNCIONAMIENTO Y PRÁCTICASDEL SIMULADOR………. 56
4.1. FUNCIONAMIENTO DEL SIMULADOR DIDÁCTICO…………... 56
4.2. PRUEBAS DE FUNCINAMIENTO……… 57
4.2.1. PRUEBAS DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN………. 57
4.2.2. PRUEBAS DEL SISTEMA ELÉCTRICO ………. 58
4.3. PRUEBAS EN SENSORES Y ACTUADORES……….. 59
4.3.1. SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN……….. 59
4.3.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE……… 60
4.3.3. SENSOR DE MARIPOSA DE ACELERACIÓN…………….. 61
4.3.4. SENSOR DE TEMPERATURA DEL LÍQUIDO REFRIGERANTE………. 62
4.3.5. SENSOR DE OXÍGENO DE GASES DE ESCAPE………… 63
4.3.6. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL……….. 64
4.3.8. BOBINAS DE ENCENDIDO………. 66
4.3.9. VÁLVULA DE CONTROL DE AIRE RALENTÍ………... 67
4.3.10. BOMBA DE COMBUSTIBLE……….. 68
4.4.ELABORACIÓN DEL MANUAL DE PRÁCTICAS……… 69
4.4.1. OBJETIVOS DEL MANUAL DE PRÁCTICAS………. 69
4.4.2. INFORMACIÓN GENERAL………. 69
4.4.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES………... 70
4.4.4. INFORMACIÓN DE SEGURIDAD……….. 71
4.4.5. SEÑALIZACIÓN………. 71
4.5. PRÁCTICAS EN EL SIMULADOR E INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN DEL MÓDULO………….. 73
4.5.1. DE ENCENDIDO……….... 73
4.5.2. DE MANEJO……….... 74
4.5.3. DE MANTENIMIENTO………... 75
4.6. INSTRUMENTOS DE DIAGNÓSTICO………... 76
4.6.1. MULTÍMETRO………. 76
4.6.2. OSCILOSCOPIO………. 77
4.7. GUIAS PRÁCTICA………... 78
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………. 81
5.1 . CONCLUSIONES ………... 81
5.2 . RECOMENDACIONES……….. 83
6. GLOSARIO DE TERMINOS………. 84
7. BIBLIOGRAFÍA………... 86
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Especificación sensor MAP………. 59
Tabla 2. Especificación sensor IAT.………. 60
Tabla 3. Especificación sensor TPS………. 61
Tabla 4. Especificación sensor ECT………. 62
Tabla 5. Especificaciones sensor O2……… 63
Tabla 6. Especificación de Inyectores……….. 64
Tabla 7. Especificación de bobina……… 66
Tabla 8. Especificación de la IAC………. 68
ÍNDICE DE FIGURAS
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Figura 1. Inyección Directa……….….. 8
Figura 2. Inyección Directa e Indirecta……….….…. 8
Figura 3. Inyección Monopunto y Multipunto………..….. 9
Figura 4. Señales Electrónicas de la Inyección………..….…. 14
Figura 5. Sensor de posición del cigüeñal CKP………... 18
Figura 6. Sensor inductivo frente a la corona dentada del cigüeñal…. 18 Figura 7. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS………… 20
Figura 8. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS Voltajes. 21 Figura 9. Sensor de Presión de Aire (MAP)………. 22
Figura10. Sensor de Presión Absoluta del Múltiple MAP……… 23
Figura11. Presión del Múltiple de Admisión Alta y Baja presión……… 24
Figura12. Presión vs. Voltaje del Sensor MAP………. 24
Figura13. Circuito del Sensor MAP………. 25
Figura14. Circuito del Sensor MAP por Diferencia de Frecuencia……. 27
Figura15. Sensor de Temperatura de Aire IAT………. 27
Figura16. Sensor de Oxígeno (Sonda Lambda)……… 29
Figura17. Sensor de Temperatura del Refrigerante Aire ECT………… 31
Figura18. Sensor de Detonación KS……….. 33
Figura19. Corte de un Inyector de Combustible……… 34
Figura20. Válvula de Control de Marcha Mínima IAC……….. 35
Figura21. ECU Chevrolet Corsa 1.6 M.P.FI ……….. 37
Figura22. Esquema Parte Frontal de la Maqueta……… 40
Figura23. Bobina DIS………. 41
Figura24. Conector Bobina DIS………... 42
Figura25. Cable de Bujía……….. 42
Figura26. Placa en “L” para las Bujías……… 43
Figura27. Instalación de Bujías……… 43
Figura28. Bujías……….. 44
Figura30. SWICH de Encendido………. 45
Figura31. SWICH de Encendido Conexiones………... 45
Figura32. Unidad de Control ECU……….. 46
Figura33. Instalación de la Unidad de Control ECU……… 46
Figura34. Unidad de Control ECU Instalada………. 47
Figura35. Instalación Canastilla Unidad de Control ECU………... 47
Figura36. Fusiblera……… 48
Figura37. Instalación Soporte Sensor KS……….. 49
Figura38. Instalación Motor para la Polea Sensor KS………. 49
Figura39. Instalación Polea Sensor KS………... 50
Figura40. Placa en “L” para los Sensores………... 50
Figura41. Estanqueidad……… 65
Figura42. Atomización……….. 65
Figura43. Calibración y limpieza válvula IAC……… 67
Figura44. Dimensiones del simulador……… 70
Figura45. Peligro Caliente……… 72
Figura46. Peligro Alto Voltaje………... 72
Figura47. Peligro Corte ………. 72
Figura48. Atención refiérase al manual………. 73
Figura49. Multímetro……….. 76
ÍNDICE DE ANEXOS
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ANEXO 1....……….. 86
Vista frontal del módulo.
ANEXO 2.... 86 Vista posterior del módulo.
RESUMEN
ABSTRAC
Un simulador de inyección electrónica de tiempo real es un tablero didáctico compuesto de todos los componentes de inyección y encendido con sus unidades de mando (ECU) y cableado correspondiente, funcionamiento y accionamiento a 12 y 5 voltios corriente continua para poder generar todo tipo de señales de naturaleza eléctrica-electrónica que intervienen en el sistema, disponen también de documentación técnica con características, comprobaciones y diagrama cableado.
Sus partes principales del panel simulador de inyección multipunto secuencial esta compuesto de todos los componentes de inyección y encendido con sus unidades de mando (ECU) y cableado correspondiente, funcionamiento y accionamiento a 12 voltios corriente continua para poder generar todo tipo de señales de naturaleza eléctrica-electrónica que intervienen en el sistema. Documentación técnica con características, comprobaciones y diagrama cableado.
Este tipo de simuladores didácticos representa un gran aporte al medio ambiente considerando que:
que inyectan el combustible en los cilindros, igualmente se puede presenciar el salto de chispa de las bujías, etc.
2.1. SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA
La inyección electrónica es una forma de inyección de combustible, tanto para motores de gasolina, en los cuales lleva ya varias décadas implantadas, como para motores diésel, cuya introducción es relativamente más reciente. Se puede subdividir en varios tipos (monopunto, multipunto, secuencial, simultánea) pero básicamente todas se basan en la ayuda de la electrónica para dosificar la inyección del carburante y reducir la emisión de agentes contaminantes a la atmósfera y a la vez optimizar el consumo.
Este sistema ha remplazado al carburador en los motores de gasolina. Su introducción se debió a un aumento en las exigencias de los organismos de control del medio ambiente para disminuir las emisiones de los motores.
En los motores diésel ha sustituido a la bomba inyectora, con inyectores mecánicos, por una bomba de alta presión con inyectores electrohidráulicos. Su importancia radica en su mejor capacidad respecto al carburador para dosificar el combustible y dosificar la mezcla aire / combustible, de tal modo que quede muy próxima a la estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), es decir factor próximo a 1 lo que garantiza una muy buena combustión con reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación estequiométrica es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una combustión completa de todo el combustible.
El funcionamiento se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, régimen del motor (estos dos son los más básicos), y son los que determinan la carga motor, es decir la fuerza necesaria de la combustión para obtener un par motor, es decir una potencia determinada.
Adicionalmente se toman en cuenta otros datos, como la temperatura del aire y del refrigerante, el estado de carga (sensor MAP) en los motores turboalimentados, posición de la mariposa y cantidad de oxígeno en los gases de escape, entre otros. Estas señales son procesadas por la unidad de control, dando como resultado señales que se transmiten a los actuadores (inyectores) que controlan la inyección de combustible y a otras partes del motor para obtener una combustión mejorada, teniendo siempre en cuenta las proporciones aire/combustible.
El sensor PAM o MAP (Presión Absoluta del Múltiple o Colector) indica la presión absoluta del múltiple de admisión y la "Sonda lambda" la cantidad de oxígeno presente en los gases de combustión. Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible, es decir el factor lambda cercana a la estequiométrica (factor lambda = 1).
Esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha.
Estos sistemas desde hace algún tiempo tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de aparatos de diagnóstico electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango.
La reparación de estos sistemas se limita al remplazo de los componentes que han fallado, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos.
Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible
La detección de fallas debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección.
La reparación de estos sistemas se limita al reemplazo de los componentes fallados, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos.
Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible y/o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible.
2.2. IMPORTANCIA DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN
ELECTRÓNICA DE COMBUSTIBLE
Debido a la evolución muy rápida de los vehículos, el viejo carburador ya no sirve más para los nuevos motores, en lo que se refiere a la contaminación del aire, economía de combustible, potencia y respuestas rápidas en las aceleraciones, etc.
Entonces se desarrolló sistemas de inyección electrónica de combustible, que tiene como objetivo proporcionar al motor un mejor rendimiento con más economía en todos los regímenes de funcionamiento, y principalmente menor contaminación del aire.
Los sistemas de inyección electrónica tienen la característica de permitir que el motor reciba solamente el volumen de combustible que necesita.
En vista que es una tecnología más desarrollada al sistema de dosificación de combustible mediante carburador, se han obtenido diversas ventajas frente a éste, por ello es que en la actualidad se sigue utilizando en la gran mayoría de vehículos.
2.2.1. VENTAJAS DEL SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA DE
COMBUSTIBLE
VENTAJAS
Menos contaminación.
Más economía.
Mejor rendimiento.
Arranque más rápido.
No utiliza el ahogador (choque).
Mejor aprovechamiento del combustible.
Tiene menos partes móviles.
Menos pérdida de potencia.
Baja demanda de electricidad.
2.3. PRINCIPIOS DE LA INYECCIÓN ELECTRÓNICA
Determinar la cantidad exacta de combustible necesario para cada momento de funcionamiento del motor.
Gobernar con precisión y al instante la duración que permanecerán abiertos los inyectores.
El inyector está alimentado con gasolina bajo una presión constante, y el tiempo en que permanecerá abierto es proporcional a la cantidad que precisa.
Estos principios son los mismos para cualquiera de los tipos de inyección electrónica de gasolina.
2.4. TIPOS DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE
Los sistemas de inyección se pueden clasificar de acuerdo a cuatro características distintas:
Según el lugar donde inyectan.
Según el número y disposición de inyectores.
Según la forma de repartir la inyección a cada cilindro.
Según el tipo de mando, funcionamiento y regulación.
2.4.1. SEGÚN EL LUGAR DONDE INYECTAN
2.4.1.1. Inyección directa
Figura 1. Inyección Directa (Mecánica Virtual, 2011)
2.4.1.2. Inyección indirecta
El inyector introduce el combustible en el múltiple de admisión, encima o antes de la válvula de admisión, que no tiene por qué estar necesariamente abierta. Ver figura 2.
2.4.2. SEGÚN EL NÚMERO Y DISPOSICIÓN DE INYECTORES
2.4.2.1. Inyección Monopunto
Existen solamente un inyector, el cual introduce el combustible en el múltiple de admisión, antes de la mariposa de aceleración.
2.4.2.2.Inyección Multipunto
En éste sistema se tiene un inyector por cilindro, es decir si el motor consta de 4 cilindros tendremos 4 inyectores. Los inyectores están dispuestos de la tal forma que inyecten el combustible hacia las cámaras de combustión. Es el sistema actualmente más utilizado. Ver figura 3.
2.4.3. SEGÚN LA FORMA DE REPARTIR LA INYECCIÓN A CADA
CILINDRO
2.4.3.1. Inyección Continua
Los inyectores introducen el combustible de forma continua en los colectores de admisión, previamente dosificada y a presión, la cual puede ser constante o variable.
2.4.3.2. Inyección Intermitente
Los inyectores introducen el combustible de forma intermitente, es decir; el inyector abre y cierra según recibe órdenes de la unidad de control. La inyección intermitente se clasifica a su vez en tres tipos:
2.4.3.2.1. Secuencial
El combustible es inyectado en el cilindro con la válvula de admisión abierta, es decir; los inyectores funcionan de uno en uno de forma sincronizada.
2.4.3.2.2. Semisecuencial
El combustible es inyectado en los cilindros de forma que los inyectores abren y cierran de dos en dos, es decir, en un motor de cuatro cilindros, mientras dos inyectores están abiertos, los otros dos inyectores estarán cerrados.
2.4.3.2.3. Simultánea
2.4.4. SEGÚN EL TIPO DE MANDO, FUNCIONAMIENTO Y REGULACIÓN
2.4.4.1. Inyección Mecánica
Este tipo de inyección es conocido también con el nombre de K – Jetronic. Su funcionamiento es netamente mecánico, debido a que su acción de inyección es controlada de forma mecánica. Cumple con las siguientes funciones fundamentales:
El volumen de aire aspirado por el motor, es medido mediante un caudalímetro.
Una bomba eléctrica se encarga de enviar el combustible hacia un dosificador distribuidor que suministra dicho combustible a los inyectores.
La mezcla es preparada en función del aire aspirado por el motor y de acuerdo a la posición de la válvula de mariposa, de la misma manera lo censado por el caudalímetro actúa sobre el dosificador distribuidor.
2.4.4.2. Inyección Electromecánica
Este tipo de inyección es conocido también con el nombre de KE- Jetronic, el cual combina el anterior sistema K-Jetronic con una unidad de control electrónica. El KE-Jetronic es un sistema de inyección mecánico-electrónico que se basa en el K-Jetronic.
Un sistema electrónico adicional registra un sin número de magnitudes de medición en el motor y posibilita así la optimización del consumo de combustible a la calidad de los gases de escape.
El caudalímetro de este sistema está equipado de un potenciómetro para detectar eléctricamente la posición del plato sonda; en la unidad de control se procesa esta señal y ayuda principalmente para determinar el enriquecimiento para la aceleración.
2.4.4.3. Inyección Electrónica
Este sistema de inyección se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, régimen del motor, y son los que determinan la carga motor, es decir la fuerza necesaria de la combustión para obtener un par motor, es decir una potencia determinada.
Consta fundamentalmente de sensores, una unidad electrónica de control y de actuadores.
Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible, es decir el factor lambda cercana a la estequiométrica (factor lambda = 1). Esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha.
Estos sistemas desde hace algún tiempo tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de aparatos de diagnóstico electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango.
Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible.
2.5. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN
ELECTRÓNICA A GASOLINA M.P.F.I.
El sistema de inyección electrónica de combustible multipunto podemos dividirlo básicamente en dos “subsistemas principales”, por llamarlo de algún modo, así tendríamos por un lado la parte electrónica, que sería todo lo correspondiente a los circuitos eléctricos y electrónicos que componen el motor de un vehículo; y por otro lado tendremos el sistema de alimentación de combustible, que sería todo lo que respecta al flujo del combustible a través de todo el circuito.
También podemos anotar que en la actualidad los sistemas de inyección electrónica están comandados junto al sistema de encendido por la unidad de control electrónica, por lo cual se considera importante respaldar a este sistema en correlación al sistema de inyección electrónica.
2.5.1. CIRCUITO DE CONTROL ELECTRÓNICO
Figura 4. Señales Electrónicas de la inyección
En la figura se observa claramente lo que se pretende decir en esta parte del circuito de control electrónico (ECU) entran y salen señales, éstas son señales de voltaje, las cuales hacen que el motor opere de manera correcta en distintas condiciones de funcionamiento, las señales que entran a la ECU son las de todos los sensores, los cuales miden todos las características que está presentando ese mismo instante el motor. La ECU se encarga de almacenar esos datos con los que tiene registrados en su memoria, para así saber en qué condiciones se encuentra operando ese motor y también saber si todos los componentes se encuentran en orden y funcionando adecuadamente. Posteriormente la misma ECU enviará las señales a los actuadores, para que opere de acuerdo a lo que los sensores han captado. Entre los diferentes sensores que tenemos en la inyección electrónica están: CKP que mide las revoluciones por minuto del motor, CMP que indica la posición del árbol de levas, ECT que mide la temperatura de refrigerante del motor, IAT que mide la temperatura de aire que ingresa al motor, MAP que mide la presión de aire que existe en el múltiple de admisión, MAF que mide el flujo de aire, TPS que mide la posición de la mariposa de aceleración.
ECU
MOTOR Medición del
caudal de aire
CKP ECT MAP TPS KS IAT O2 Otras señales
2.5.2. SISTEMA DE FLUJO DE AIRE
Después de que el aire pasa por el filtro, su caudal se mide mediante un caudalímetro que dependiendo de la marca del fabricante puede ser de ultrasonido, o con un sistema a presión que en algunos casos en el mismo caudalímetro se incluyen el captador de presión atmosférica y el sensor de temperatura de aire, el más conocido sensor para detectar el flujo del aire que ingresa al motor es el sensor MAF que puede ser de hilo caliente o película caliente; en ambos casos el funcionamiento es de la siguiente forma: el elemento sensor es calentado por la corriente que alimenta al sensor, la ECU trata de mantener una temperatura constante, pero conforme el aire ingresa al múltiple, el sensor es enfriado por lo que la corriente para mantener dicha temperatura aumenta. Esto quiere decir que cuando el aire enfría al elemento del sensor, este cambiará su resistencia lo cual permitirá el paso de mayor corriente por el circuito del sensor e inversamente si se vuelve a calentar o sea menor paso de aire; el voltaje será menor; logrando así proporcionar a la unidad de control la información sobre la cantidad de aire que ingresa al múltiple.
2.5.3. ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE
pasando por un regulador de presión, para que exista una presión constante y el funcionamiento sea óptimo. De igual manera se explicará de una manera más detallada el funcionamiento de todos estos componentes en los siguientes capítulos.
Ahora se encuentra el combustible en el riel de inyectores, a una presión adecuada para finalmente pasar a cada uno de los inyectores, los mismos que abrirán y entregaran el combustible pulverizando a las cámaras de combustión, donde se quemará a su respectivo momento y evacuara a manera de gas por el sistema de escape.
2.5.4. SISTEMA DE ENCENDIDO
Está sincronizado con el sistema de inyección para una combustión perfecta, la unidad de control se encarga de realizar las operaciones necesarias para que esto ocurra.
Este sistema posee en general un módulo de encendido que esta sellado y puede tener o no en su interior las bobinas de encendido, dicho módulo está controlado por la unidad de control electrónico. En otros casos las bobinas pueden controlar dos bujías o también controlan individualmente cada bujía; esto depende específicamente del tipo de sistema de encendido que posea cada vehículo.
En caso de que no exista distribuidor el avance centrífugo y el avance por depresión son remplazados por un campo característico memorizado en la unidad de control, así mismo el avance del ángulo de encendido puede corregirse en función de las temperaturas del motor, de la cantidad de aire aspirado; y de la posición de la aleta de la mariposa.
Esta variación electrónica del encendido proporciona al motor dos ventajas principales:
En segundo lugar, debido a la posibilidad de la unidad de control de memorizar, el ángulo del avance puede modificarse óptimamente y sin influir en el avance de encendido en otros casos. Así lograremos mejorar el rendimiento del motor y bajar el consumo del combustible.
Para el hecho de activar o encender cada bujía en el orden preciso, la ECU tiene ya establecidos los parámetros y el orden en el que debe hacerlo; así mismo mediante la información que los sensores como el MAP, TPS, VSS, CKP, etc. Proveen a la ECU esta puede controlar el avance del encendido logrando así una combustión casi perfecta.
2.5.5. ESQUEMA DEL CIRCUITO DE UN SISTEMA DE INYECCIÓN
ELECTRÓNICA
En este capítulo se explica los principios y funcionamiento del sistema de inyección electrónica multipunto a gasolina. A continuación se trata la manera en la que opera un sistema de inyección electrónica a gasolina, se mostrara un esquema general de las entradas y salidas que presenta la unidad de control electrónica ECU en la inyección electrónica de hoy en día.
2.6. SENSORES
Los sensores informan al módulo electrónico de control mediante las señales eléctricas en todo momento las condiciones reales del funcionamiento del motor.
2.6.1. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL (CKP)
Figura 5. Sensor de posición del cigüeñal CKP
2.6.1.1. Sensor CKP de Tipo Inductivo
Proporcionar a la ECU la posición del cigüeñal y las r.p.m. Es del tipo captador magnético. Es un sensor de tipo inductivo. Se instala cercano a la rueda volante de inercia, los dientes de la cinta del volante de inercia pasan muy cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna; es decir si la cinta dentada tuviera 300 dientes, por ejemplo en cada vuelta completa del eje cigüeñal se inducirían 300 pulsos en el sensor. Ver figura 6.
El sensor CKP de tipo inductivo genera una onda alterna senoidal con una irregularidad cíclica producida por un diente faltante sobre la rueda fónica de excitación montada en el cigüeñal. Consta de una bobina arrollada sobre un núcleo de imán enfrentado a la rueda dentada o fónica.
2.6.1.2. Sensor CKP de Tipo Efecto Hall
El sensor de cigüeñal de tipo hall genera una sola onda cuadrada con tantas señales como cilindros tenga el motor, monitorea la posición del cigüeñal, y envía la señal al módulo de encendido indicando el momento exacto en que cada pistón alcanza el máximo de su recorrido.
Lo importante en este tipo de onda es que la base de la señal llegue a 0V (máximo 1V) para que la ECU lo pueda interpretar.
Estos sensores tienen 3 cables de conexión:
Alimentación 5V.
Masa.
Señal.
2.6.2. SENSOR DE POSICIÓN DE LA ALETA DE ACELERACIÓN (TPS)
El sensor de posición del acelerador (TPS) es un potenciómetro (un tipo de resistor variable) con una amplia variedad de modelos. La computadora suministra voltaje y tierra al sensor. El sensor tiene una pieza de tipo rotativo o de tipo lineal y si está montada en el motor la pieza viene acoplada al acelerador de manera que se mueven juntos.
La computadora usa la posición del acelerador para determinar el estado de operación: neutro (acelerador cerrado), crucero (parcialmente en neutro) o aceleración intensa (acelerador muy abierto) y entonces puede controlar adecuadamente las mezclas de aire-combustible, avance del encendido, velocidad en neutro, etc. Ver figura 7.
Figura 7. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS
El sensor TPS es un potenciómetro rotatorio que le envía a la computadora una señal, la cual indica en qué posición se encuentra la mariposa de aceleración. Ver figura 8.
El sensor TPS cuenta con un conector de 3 terminales, las cuales son:
5 voltios.
Tierra.
Figura 8. Sensor de posición de la aleta de aceleración TPS Voltajes (Diagnostic, 2008)
Normalmente las terminales de los extremos son el voltaje de alimentación y la tierra; y la terminal del centro es la señal de referencia.
El voltaje de alimentación del sensor es por lo general de 5V para cualquier marca.
El sensor TPS generalmente se encuentra montado en el exterior del armazón del acelerador y conectado al eje del acelerador.
Cuando el sensor TPS falla, provoca lo siguiente:
Marcha mínima inestable.
Se enciende la luz Check Engine.
Jaloneo del motor.
Pérdida de potencia.
4 terminales, el cuarto cable va conectado a masa cuando es detectada la mariposa en el rango de marcha lenta, que depende según el fabricante y modelo, por lo general se encuentran en un rango de 0.45 a 055 Volts.
2.6.3. SENSOR DE PRESIÓN DE AIRE (MAP)
Es conocido como MAP por sus siglas en ingles que significan Manifold Absolute Presion. Se encuentra en la parte exterior del motor después de la mariposa de aceleración.
Este sensor se encarga de medir la presión absoluta en el colector de admisión; puede ser de dos tipos por diferencia de presión o por diferencia de frecuencia. Ver la figura 9.
Figura 9. Sensor de Presión de Aire (MAP)
2.6.3.1. Sensor MAP por diferencia de Presión
En el sensor de presión absoluta (MAP) hay un chip de silicio montado dentro de una cámara de referencia. En un lado del chip esta una presión de referencia. Esta presión de referencia es o bien un vacío perfecto o una presión calibrada, dependiendo de la aplicación. Por el otro lado está la presión a medir. El chip de silicio cambia su resistencia con los cambios de presión. Cuando el chip de silicio se flexiona por el cambio de presión, su resistencia eléctrica cambia. Este cambio en la resistencia hace variar la señal de voltaje. La ECU interpreta el cambio en el voltaje como un cambio en la presión y cualquier cambio en la señal de voltaje significa que hubo un cambio en la presión. Ver figura 10.
Figura 10. Sensor de Presión Absoluta del Múltiple MAP (Beto Booster, 2006)
Figura 11. Presión del Múltiple de Admisión Alta y Baja presión. (Beto Booster, 2006)
El sensor MAP utiliza un vacío perfecto como una presión de referencia. La diferencia de presión entre la presión de vacío y la presión del múltiple de admisión cambia de la señal de voltaje. El sensor MAP convierte la presión del múltiple de admisión en una señal de voltaje (PIM). Ver figura 12.
Conforme incrementa la presión del múltiple de escape, el voltaje incrementa.
La interpretación de esta gráfica nos esclarece con facilidad la dinámica del Sensor MAP; un vacuómetro físico nos ayudara a comprobar la lectura real del Sensor. Ver figura 13.
Figura 13. Circuito del Sensor MAP (Beto Booster, 2006)
2.6.3.2. Sensor MAP por diferencia de frecuencia
El vacío provocado por los cilindros del motor, hace actuar una resistencia variable en el sensor, el cual envía información sobre la presión a la ECU.
Por variación de frecuencia: tiene dos misiones, medir la presión absoluta del colector de admisión, y verificar la presión barométrica sin haber arrancado el motor, y cuando está completamente abierta la válvula de mariposa, por lo que se va corrigiendo la señal del inyector mientras hay variaciones de altitud.
En ambos casos cuando censa una baja carga (el vehículo sin carga, o en ralentí) y un alto vacío (esto quiere decir que entra poca presión de aire), la ECU se encarga de empobrecer la mezcla aire combustible, es decir, les ordena los inyectores que deben inyectar menos gasolina. Por el contrario cuando envía una señal de alta carga y poco vacío (vehículo en movimiento o con carga y mucho aire entrando) la ECU enriquece la mezcla, ordenando a los inyectores que inyecten mayor cantidad de combustible.
Figura 14. Circuito del Sensor MAP por Diferencia de Frecuencia (Beto Booster, 2006)
2.6.4. SENSOR DE TEMPERATURA DEL AIRE (IAT)
El sensor de temperatura del aire conocido por IAT por sus siglas en inglés Intake Air Temperature, tiene como función, como su nombre mismo lo indica, medir la temperatura del aire que está ingresando en el motor. De esta manera se puede ajustar la mezcla con mayor precisión, este sensor es de los que tiene menor incidencia en la obtención de la mezcla, pero su mal funcionamiento tendrá como consecuencias fallas en el motor. Ver figura 15.
Posee una resistencia, la cual aumenta proporcionalmente con el aumento de la temperatura del aire. El sensor IAT está situado en el ducto de la admisión del aire, pudiéndose encontrar dentro o fuera del filtro de aire. Los problemas que este sensor presenta se aprecian sobre todo en emisiones de monóxido de carbono demasiado elevadas, problemas para arrancar el vehículo cuando está frío y un consumo excesivo de combustible. También se manifiesta una aceleración elevada. Es aconsejable verificar cada 30000 a 40000 kilómetros que no exista presencia de óxido en los terminales, ya que los falsos contactos de éste sensor suelen ser uno de los problemas más comunes en ellos.
2.6.5. SENSOR DE OXÍGENO (SONDA LAMBDA)
Este sensor sonda lambda mide el oxígeno de los gases de combustión con referencia al oxígeno atmosférico, gracias a esto la unidad de control electrónica puede regular con mayor precisión la cantidad de aire y combustible hasta en una relación estequiométrica, es decir 14,7 a 1. Con su medición contribuye a una mejor utilización del combustible y a una combustión menos contaminante hacia el medio ambiente gracias al control de los gases de escape que realiza.
La sonda lambda se encuentra situada en el tubo de escape del auto, se busca en su colocación la mejor posición para su funcionamiento cualquiera sea el régimen del motor. La temperatura óptima de funcionamiento de la sonda es alrededor de los 300 oC o más.
gases de escape, creándose así una diferencia de tensión entre ambos, o bien ser una diferencia nula, consistente en una tensión de 0 a 1 volt.
Ante una diferencia de oxígeno entre ambas secciones la sonda produce una tensión eléctrica enviándola a la unidad de control electrónica, para que ésta se encargue de regular la cantidad de combustible a pulverizar. Ver figura 16.
Figura 16. Sensor de Oxígeno (Sonda Lambda) (Chevrolet, 2000)
Los sensores sonda lambda suelen tener diferente número de cables, por ejemplo existen de 1, 2, 3 o 4 cables.
Los sensores que tienen 1 solo cable, corresponden a la alimentación del sensor sonda lambda, la masa de logra por el contacto de la misma carcasa del sensor. Este cable suele ser de color negro.
Los sondas de 3 o 4 cables, son las que presentan resistencia calefactora, por lo general en éste tipo de sondas los cables blancos son los encargados de la alimentación de la sonda calefactora, con el positivo y la masa.
Finalmente el cable extra en las sondas lambda de 4 cables, corresponde a la masa del sensor que por lo general es de color gris.
Indiscutiblemente estas fallas no son siempre producidas por una falla en la sonda lambda, pero si existe la posibilidad de que estos síntomas se deban a ellas. Este sensor es como cualquier otro repuesto de vehículo en el aspecto de cumplir una vida útil. Según el fabricante de la sonda, existen recomendaciones sobre su reemplazó cada ciertos miles de kilómetros, lo que recomendamos es verificar los gases de escape continuamente y testear la sonda lambda cada 20.000 o 30.000 kilómetros.
Es importante recalcar que una sonda lambda en mal estado puede ocasionar un consumo excesivo de combustible, por lo que es ideal asegurarse que la sonda tiene un correcto funcionamiento. El funcionamiento de las sondas lambda que no poseen calefacción, comienza a partir de los 300 oC. Mientras que las sondas con calefacción reciben corriente en la resistencia interna inmediatamente en cuanto ponemos contacto con la llave del vehículo. Esto permite que la parte del sensor adquiera temperatura y comience a funcionar enseguida de la puesta en marcha del motor.
Un aspecto fundamental a tener en cuenta con las sondas lambda es mantener la superficie del sensor lo más limpia posible, ya que esta sección del sensor puede presentar impurezas que impedirán un funcionamiento óptimo, como puede ser la presencia de carbón. Al comprobar esto podremos ya tener una orientación acerca de otros fallos existentes en el motor, por ejemplo si presenta mucho carbón sabremos que la inyección presenta un exceso de mezcla, si observamos pequeños puntos brillantes de debe a que el motor está quemando aceite.
Por lo tanto, antes de proceder con cualquier prueba o medición, debemos asegurarnos que la toma de gas de escape del sensor se encuentre limpia, pues de lo contrario la información generada por la sonda no será la correcta.
necesaria para su funcionamiento. Caso contrario ocurrirá con las que poseen calefacción, es decir, las podremos medir a los pocos instantes de encendido el motor. Tanto las sondas con o sin calefacción enviarán la información a la unidad de control electrónica a través de un cable negro, en el caso de las sondas sin calefacción obviamente este será el único cable. Utilizaremos entonces el multímetro colocando el positivo al cable negro de la sonda y el negativo a masa con el chasis del auto.
Los valores de voltaje medido si la sonda estuviese funcionando correctamente deberán estar en los rangos de 0,2 y 1,2 volts. El voltaje esperado con el motor en marcha lenta, es decir, entre 800 y 900 rpm estaría situado entre 0,4 y 0,5 volts, subiendo a más de 0,8 a medida que lo aceleramos.
Si la medición nos da valores inferiores a 0,3 volts al momento que aceleramos nos encontramos ante una sonda con un mal funcionamiento.
2.6.6. SENSOR DE TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE (ECT, CTS, WTS)
Por sus siglas en ingles conocido como ECT que significa Engine Coolant Temperature, o CTS que expresa Coolant Temperature Sensor. Ver figura 17.
Es el encargado de enviar información a la unidad de control sobre la temperatura del motor a través de conocer la temperatura del líquido refrigerante, para que con esta información la unidad de control electrónico pueda ajustar la mezcla y el ángulo de encendido según las condiciones de temperatura a las que se encuentre sometido el motor; logrando así cumplir un papel importante en el control de emisiones de un vehículo. Este es un sensor de coeficiente negativo lo que quiere decir que su resistencia interna y el voltaje aumentan cuando la temperatura disminuye o viceversa cuando la temperatura aumenta la resistencia y el voltaje disminuye. Esta información también le sirve a la unidad de control para activar o desactivar el ventilador.
Las fallas en este sensor pueden ser percibidas cuando sucede lo siguiente con el motor:
Variaciones en marcha en ralentí.
Alto consumo de combustible.
Dificultades al arrancar.
Para el diagnostico del estado de este sensor podemos realizar esta comprobación:
Conectamos el negativo del voltímetro a masa y el positivo del voltímetro al cable que envía la señal del sensor. El sensor con motor frío debería de marcar una tensión en el rango de 4,8 a 5 V, es decir, el voltaje de alimentación que lleva este sensor.
Si verificamos estos cambios significa que el sensor se encuentra operativo con su resistencia variable en servicio, un sensor dañado en cambio no marcara estos cambios de voltaje frente a las variaciones de temperatura.
2.6.7. SENSOR DE DETONACIÓN (KS)
EL sensor de detonaciones KS (Knock Sensor) contiene un elemento que convierte las detonaciones detectadas en señal eléctrica, y está montado en la pared del bloque de cilindros.
Cuando la ECU recibe una señal que indica detonación, la ECU ordena la regulación de la sincronización de ignición para compensar. El sensor de detonación está localizado en el lado derecho del bloque de cilindros. Si el sensor llega a fallar el paso del motor se podrá ver afectado, además de tener una pérdida en la potencia del mismo. Ver figura 18.
Figura 18. Sensor de Detonación KS
2.7. ACTUADORES
electrónica podemos anotar a los siguientes: inyectores de combustible, válvula de control de ralentí IAC y las electroválvulas EGR.
2.7.1. INYECTORES DE COMBUSTIBLE
En un sistema de inyección electrónica MPFI el número de inyectores será igual al número de cilindros que posea el motor. Los inyectores de combustible son electroválvulas que abren o cierran el paso del combustible hacia el motor. En su interior constan de una bobina, una armadura, un resorte y una válvula. Ver figura 19.
Figura 19. Corte de un Inyector de Combustible (Manual del Automóvil, 2000)
2.7.2. VÁLVULA DE CONTROL DE MARCHA MÍNIMA (IAC)
Conocida por sus siglas en inglés que significan Idle Air Control, que quiere decir control de aire del ralentí. Ver figura 20.
Figura 20. Válvula de Control de Marcha Mínima IAC
Este actuador es el encargado de dejar pasar en aire que el motor necesita para estabilizar la marcha mínima o ralentí, lo hace puenteando la mariposa del acelerador o sea es como un bypass en el TPS cuando no estamos accionando el acelerador. Por ejemplo cuando arrancamos el motor, cuando se activa el aire acondicionado, cuando aumenta la carga del alternador o cuando movemos la dirección hidráulica y principalmente cuando el acelerador esta en reposo y el auto encendido. Por lo general la válvula IAC se encuentra montada en el cuerpo de aceleración cerca o conjuntamente con el TPS, el aire va a ser puenteado cuando la mariposa de aceleración este cerrada, y controlado por el vástago al interior del IAC.
2.7.3. SISTEMA DE CONTROL DE EMISIONES EVAPORATIVAS (EVAP)
El sistema EVAP constituye a todos los componentes y forma de adquirir los vapores de combustible almacenados y en movimiento. A estos vapores se les considera residuos altamente contaminantes al medio ambiente.
En vehículos actuales las formas, modelos, figuras, etc. Difieren una de otras, pero los principios y objetivos son básicamente los mismos. Como principios podemos recalcar lo antes mencionado, la gasolina detenida o en movimiento genera vapores altamente contaminantes. Y como objetivos podemos anotar que este sistema se encarga de administrar y controlar estos vapores para evitar que salgan a la intemperie. El motor emplea un sistema para llevarse combustible desde el depósito y consumirla, consecuencia de ello se generan vapores o gases, que de no ser tomados en cuenta se perderían en el medio ambiente contaminándolo. Con la intención de corregir este problema es que se ha creado el sistema EVAP, el cual controla el flujo de estos vapores y los dirige hacia un depósito llamado canister, donde son almacenados y desde allí llevarlos hacia las cámaras de combustión, donde serán diluidos, todo esto sin alterar el correcto desempeño del motor.
En circuito cerrado los vapores que se generan en el tanque se desplazan hacia el canister, y desde allí estos vapores son conducidos hacia el múltiple de admisión. En algunos casos los vapores salen del canister e ingresan por la válvula PCV, con la finalidad de que estos vapores o gases ingresen a la cámara de combustión. Este circuito también suele tener instalado unos separadores de líquidos, para evitar que la gasolina corra con los vapores; los separadores tienen la función, como su nombre lo indica, de separar lo líquido llevándolo nuevamente al tanque por una línea llamada purga.
Como conclusión decimos que, los vapores que se generan en el deposito de combustible fluyen hacia el canister, por una línea que tiene una válvula de un solo sentido; en todo momento el tanque estará herméticamente cerrado, de tal manera, que la gasolina que se dirige hacia el riel de inyectores dejará un vacío, el cual será llenado por aire limpio que ingresa por el tapón principal.
2.8. UNIDAD DE CONTROL ELECTRÓNICO (ECU)
Todos los vehículos en la actualidad vienen incorporados de por lo menos una unidad de control electrónica, es una unidad de control que se encarga de controlar electrónicamente varios aspectos, entre ellos los referentes al trabajo de combustión que realiza el motor; se la conoce comúnmente como ECU por sus siglas en inglés, Electronic Control Unit, o algunos le dan otra definición como Engine Control Unit; anteriormente las ECU antiguas tan sólo controlaban la cantidad de combustible a inyectar; en la actualidad, gracias al desarrollo de la electrónica en el automóvil la ECU ha logrado llegar a controlar todo el sistema de inyección de combustible como por ejemple el punto de encendido, tiempos de apertura de válvulas, e incluso el nivel de impulso del turbo compresor si fuera el caso. Ver figura 21.
Figura 21. ECU Chevrolet Corsa 1.6 M.P.FI
recibe de varios sensores como son el MAP, TPS, IAT, ECT, Sonda Lambda y varios otros; los cuales le indican en el estado de funcionamiento y necesidades del motor.
Una vez que recibió todas las señales de los sensores, determinando las condiciones a las que está sometido el vehículo, mediante un programa se encarga de controlar y enviar señales hacia los actuadores para que estos realicen su trabajo correctamente y acorde a las necesidades del vehículo. La unidad de control electrónica se encuentra constituida en su interior por múltiples circuitos y varios tipos de memorias, en las cuales se encuentran registrados todos los datos referentes al óptimo funcionamiento del motor, con los cuales deberán ser comparados los datos que recibe de los sensores, para posteriormente verificar si todas las partes electrónicas operativas se encuentran funcionando y trabajando de una manera adecuada, de no ser así detectará una falla y enviará una señal al usuario indicado que su auto debe ser revisado, esta señal por lo general se encuentra en el tablero central y es una luz indicando Check Engine o Service.
Muy cerca de los pines encontramos un circuito en particular, es el circuito de alimentación, el cual maneja una cantidad de corriente considerable y su misión es mantener una tensión estable en la unidad de control para protegerla. Para mantener estable los niveles de tensión y corriente se encuentra constituida por elementos electrónicos que describimos en el primer capítulo, entre ellos, condensadores, diodos rectificadores, reguladores de tensión, resistencias, etc.
lógica y operacional, en el mismo se encuentra almacenados todos los datos que implican un óptimo funcionamiento del vehículo, siendo este conjunto la llamada memoria de la unidad de control, posteriormente detallaremos los diferentes tipos de memoria que encontramos en un módulo de control. Conjuntamente a lo anterior encontramos un componente denominado procesador, el cual se encarga de controlar todas las señales de la unidad de control.
2.8.1. FUNCIONES DE LA UNIDAD DE CONTROL
2.8.1.1. Control de inyección de combustible
La ECU es la encargada de determinar la cantidad de combustible que se inyectará y a su vez controlará esta cantidad de acuerdo a las condiciones a las que está sometido el motor, esto basándose en las señales que recibe de los sensores, como por ejemplo si el acelerador esta pisado a fondo la cantidad de combustible a inyectar será mayor. La ECU controla a los inyectores en tiempos determinados (milisegundos).
2.8.1.2. Control del tiempo de ignición
En lo referente al encendido, la ECU está capacitada para ajustar el tiempo exacto de la chispa, para de esta manera obtener mayor potencia y menor consumo de combustible. De igual manera, esto lo logra gracias a todas las señales de los sensores, particularmente se ayuda del sensor de detonación, para así encargarse de regular los grados de adelanto al encendido.
3. CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL
3.1. DISEÑO DE LA MAQUETA
Para el desarrollo del simulador didáctico se requirieron de varios insumos y materiales. Los elementos que van a formar parte del simulador didáctico pertenecen al sistema de inyección de un vehículo Chevrolet Corsa MPFI 1.6., año de fabricación 2000.
3.2. DISPOSICIÓN Y ESQUEMA DE LOS ELEMENTOS DE LA
MAQUETA
En vista de que la maqueta tendrá un fin didáctico, la disposición de los componentes del sistema de inyección, es de tal forma que en la parte frontal cuenta con los sensores y actuadores para la manipulación de los elementos y lógicamente tenemos mejor apreciación, también se encontraran los actuadores que para observar el funcionamiento como son los inyectores y bujías. Además que la disposición seleccionada concuerda con las dimensiones del cableado del sistema de inyección que se obtuvo. Para tener una mejor idea de la disposición que tendrán los elementos en la maqueta, se detalla en el siguiente esquema. Ver figura 22.
Figura 22. Esquema Parte Frontal de la Maqueta RIEL DE INYECTORES
DEPOSITO DE COMBUSTIBLE
CUERPO DE
ACELERACION BOBINA
DIS IAC MAP ECU POLEA CKP FUSIBLERA IAT
ECT O2
Cada componente fue colocado de diferente manera, y a continuación detallaré el montaje de cada uno de ellos para esto se ha dispuesto un orden para la instalación:
Sistema de Encendido.
Sistema de Control.
Sistema de Combustible.
3.2.1. SISTEMA DE ENCENDIDO
En el sistema de encendido tenemos la Bobina DIS la cual se colocó en la parte superior derecha del simulador didáctico, está se sujetó por medio de tres pernos los cuales van fijados desde la parte frontal del simulador. Ver figura 23.
El conector de la bobina se puede visualizar y utilizar para cualquier tipo de pruebas. Ver figura 24.
Figura 24. Conector Bobina DIS
Cabe indicar que la bobina tiene los cables de bujías por fuera del simulador ya que van conectados a la parte superior derecha hacia las bujías. Ver figura 25.
Para la colocación de las bujías de encendido se realizó una placa metálica en “L”, la cual tiene sus respectivos cuatro orificios para sujetar las bujías; esta placa esta sujetada por medio de dos tornillos colepatos, permaneciendo así las bujías con sus respectivos cables. Ver figura 26.
Figura 27. PLACA EN “L” PARA LAS BUJIAS
Figura 26. Placa en “L” para las Bujías
Figura 27. Instalación de Bujías
Figura 28. Bujías
Figura 29. Sistema de Encendido
Figura 30. SWICH de Encendido
Para la instalación del swich de encendido se lo colocó en la esquina inferior derecha, para esto se realizó un orificio en la madera del simulador a la medida del tambor de swich de encendido para que de esta forma esté sujeto y fijo.
Se debe tomar en cuenta algo importante, el funcionamiento del swich es el mismo que de un automóvil con sus tres posiciones las cuales son ACC (accesorios), ON y OFF. Ver figura 31.
3.2.2. SISTEMA DE CONTROL
En el sistema de control contiene el elemento más importante del simulador didáctico como es la ECU. Ver figura 32.
Figura 32. Unidad de Control ECU
Se colocó en el centro de la maqueta, con sus respectivos sockets y el cableado, el cual lo atravesamos por la parte posterior de la maqueta por medio de un orifico. Ver figuras 33 y 34.
Figura 34. Unidad de Control ECU Instalada
La ECU se la fijó por medio de una canastilla con su sujetador el cual va sujeto a la base de la ECU y a la vez tiene perforaciones para sujetar con pernos a la maqueta de esta forma tendremos la ECU fijada al tablero. Ver figura 35.
Figura 35. Instalación Canastilla Unidad de Control ECU
Algo importante de mencionar es que la ECU puede ser extraída con facilidad para realizar pruebas y verificaciones.
En la esquina inferior derecha se encuentra ubicada la fusiblera en la cual se alojan los fusibles del tablero, el de los indicadores del tablero. Ver figura 36.
Figura 36. Fusiblera
La maqueta cuenta también con el relé de la bomba de combustible y el socket correspondiente, la ubicación será en la fusiblera donde se encuentra los fusibles del tablero.
Figura 37. Instalación soporte sensor KS
Para el funcionamiento de la polea fue necesario instalar un motor el cual realice el giro necesario para el funcionamiento de la polea y esto se logro con un motor el cual funciona a 12 V y se lo coloco en la parte interior del simulador. Ver figura 38.
Ya instalada la polea dentada se montó el sensor CKP el cual tenía que estar al nivel de la polea para que funcione con normalidad y esto mediante la fabricación de una base elevada a la par de la polea y sujetada en el simulador didáctico por la parte frontal. Ver figura 39.
Figura 39. Instalación polea sensor KS
En la instalación del Sensor MAP, se realizó un orificio en el simulador para los cables del sensor y sujetarlos en una placa en “L” que sujetará dos sensores más los cuales ya los identificaremos pronto. Ver figura 40.
Ya realizada la placa metálica en “L” se procedió a ubicar dos sensores más estos son el sensor ECT y el sensor IAT. Al igual que el sensor MAP se realizó orificios para los cables de cada sensor y poderlos conectar por la parte frontal del simulador.
Para el sensor KS, O2 y el EVAP se fabrico otra placa metálica para su sujetar en el simulador
En el sistema de control también encontramos el cuerpo de aceleración con su sensor TPS y la Válvula IAC.
Para esto se comenzó instalando el cuerpo de aceleración esto mediante tres pernos los cuales pasan por los orificios del cuerpo de aceleración y se sujetan con el simulador; para el conector de sensor TPS se realizó un orificio en el simulador para que traspase el cable y se conecte con el sensor.
En la válvula IAC se realizó un soporte metálico y también una placa en forma de u que impide que el sensor se desplace más de lo necesario.
3.2.3. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
El sistema de alimentación tenemos el riel de inyectores, la cual se colocó en la parte superior izquierda del simulador didáctico.
3.3.
DIAGRAMA DEL SENSOR ECT
3.4. DIAGRAMA DEL SENSOR MAP
PIN A11
PIN A7
PIN B8
M
M
a
a
s
s
a
a
S
S
e
e
ñ
ñ
a
a
l
l
M
M
A
A
P
P
5
5
V
V
o
o
l
l
t
t
s
s
SENSOR
MAP
C
B
A
5 V
R
ECU
VACÍO DEL MOTOR
ECT
Masa
Señal sensor ECT PIN B12
ECM
Señal de
Voltaje
(Temperatura)
3.5. DIAGRAMA DEL SENSOR DE OXÍGENO
3.6. DIAGRAMA DEL SENSOR TPS
M
M
a
a
s
s
a
a
D2
A8
B8
Sensor O2Señal sensor O2 PIN B11
M
M
a
a
s
s
a
a
ECM
5 V
A
C
B
5 V
3.7. DIAGRAMA DEL ACTUADOR IAC
3.8. DIAGRAMA DEL SENSOR IAT
D
C
A
B
C9
C8
C6
C5
E
E
C
C
U
U
IAT
Masa
Señal IATSeñal de
Voltaje
(Temperatura)
5V
3.9. DIAGRAMA DEL SENSOR KS
3.10. DIAGRAMA DE LOS INYECTORES
INY 4
INY 3
INY 2
INY 1
C15
C11
15
KS F9
ECU
5V
4.
FUNCIONAMIENTO Y PRÁCTICAS
4.1. FUNCIONAMIENTO DEL SIMULADOR DIDÁCTICO
Para la operación de la maqueta se debe seguir los siguientes pasos:
1. Verificar que la fuente no esté por debajo de 12,4 V
2. Verificar que el nivel de refrigerante sea el apropiado en el depósito de combustible, ya que de lo contrario la bomba no succionará lo suficiente para proveer el caudal necesario para el funcionamiento del sistema.
3. Verificar que la fuente de alimentación del motor eléctrico que proporciona el giro de la polea para la simulación del sensor CKP.
4. Conectar los terminales a la fuente, el terminal rojo irá en el positivo de la fuente y por el contrario el terminal negro a negativo de la fuente.
5. Conectar el cable del motor de la polea.
6. Poner en posición ON el switch 30, para tener tensión en el sistema
7. Poner en posición ON el switch 15, para de esta manera tener conectado el encendido.
Una vez que hayamos realizado todos esto pasos, apreciaremos claramente el funcionamiento del sistema, cumpliendo así otro de los objetivos planteados.
La maqueta posee un sistema de retorno de combustible hacia el tanque, en la riel de inyectores se utiliza el mismo retorno que el convencional del motor.
aquí cuando observamos y escuchamos plenamente la variación en el ancho de pulso de los inyectores.
Al extremo izquierdo del riel de inyectores encontramos un manómetro de presión, este nos está indicando que tenemos en el sistema 40PSI, lo cual nos permite un funcionamiento adecuado del sistema ya que el valor esta dentro de lo recomendado por los fabricantes.
4.2. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
4.2.1. PRUEBAS DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
Presión
Para medir la presión de combustible en el sistema de alimentación, lo podemos constatar mediante el manómetro medidor de presión que se encuentra instalado en la línea de combustible, para ello se debe colocar el interruptor del sistema en posición encendido, y se procede a verificar la presión en el manómetro de 45 psi, la bomba eléctrica se activará continuamente y esto nos permite observar el valor de presión.
Tanque de combustible