Construcción de un banco de pruebas para identificar problemas en un motor Chevrolet Spark 1000 de inyección electrónica UTE 2011.

(1)

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Tesis de grado previo a la obtención del título de:

INGENIEROS ELECTROMECÁNICOS PORTADA

CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA IDENTIFICAR PROBLEMAS EN UN MOTOR CHEVROLET SPARK 1000 DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA UTE 2011.

Estudiantes:

JUAN CARLOS ARMENDÁRIZ SANDOVAL

BYRON GEOVANNY ANDRADE REYES

Director de Tesis:

ING. EDGAR VERA

(2)

ii ELECTRÓNICA UTE 2011.

Sustentación y Aprobación de los Integrantes del Tribunal

Ing. Edgar Vera

DIRECTOR DE TESIS ________________________________

APROBADO

Ing. Marcelo Estrella

PRESIDENTE DEL TRIBUNAL ________________________________

Ing. Nilo Ortega

MIEMBRO DEL TRIBUNAL ________________________________

Ing. Gabriel Córdova

MIEMBRO DEL TRIBUNAL ________________________________

Santo Domingo…..de……….2012.

(3)

iii

El contenido del presente trabajo, esta bajo la responsabilidad del autor/a.

Del contenido de la presente investigación, se hace responsable sus autores

JUAN CARLOS ARMENDÁRIZ SANDOVAL 1714371869

BYRON GEOVANNY ANDRADE REYES 1717955510

Institución: UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL.

Título de Tesis: CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA

IDENTIFICAR PROBLEMAS EN UN MOTOR

CHEVROLET SPARK 1000 DE INYECCIÓN

ELECTRÓNICA UTE 2011.

(4)

iv

INFORME DEL DIRECTOR DE TESIS

Santo Domingo…....de………del 2012.

Ing. Marcelo Estrella

COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Estimado Ingeniero

Mediante la presente tengo a bien informar que el trabajo investigativo realizado por los

estudiantes: Sres. Juan Carlos Armendáriz Sandoval y Byron Geovanny Andrade

Reyes, cuyo tema es: “CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA IDENTIFICAR PROBLEMAS EN UN MOTOR CHEVROLET SPARK 1000 DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA UTE 2011.”, ha sido elaboradobajo mi supervisión y revisado en todas sus partes, por lo cual autorizo su respectiva presentación.

Particular que informo para fines pertinentes

Atentamente.

____________________________

Ing. Edgar Vera

(5)

v

Dedicatoria

A mis padres, porque creyeron en mi y porque me sacaron adelante, dándome ejemplos dignos de superación y entrega, porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi meta, ya que siempre estuvieron impulsándome en los momentos más difíciles de mi carrera, y porque el orgullo que sienten por mí, fue lo que me hizo ir hasta el final, porque admiro su fortaleza y por lo que han hecho de mi.

A mis hermanos, tíos, primos, abuelos y amigos gracias por haber fomentado en mi deseo de superación y el anhelo de triunfo en la vida.

BYRON

Dedicatoria

A mis padres, a pesar que uno de ellos ya no esta conmigo, aportaron con su ejemplo de superación en todo momento, gracias al apoyo incondicional de mi madre, que estuvo presente en los momentos de alegría y de tristeza a lo largo de mi carrera universitaria.

A mis hermanos que de una u otra manera me apoyaron, cuando más lo necesite. A mi esposa y a mis tres hijos que fueron un pilar fundamental, y el motor que impulso a lo largo de toda esta etapa, hasta alcanzar la finalización de la misma.

(6)

vi

Agradecimiento

Primeramente a Dios por brindarme la oportunidad y la dicha de la vida, al brindarme los medios necesarios para continuar y darme fuerzas para seguir adelante.

A mi familia especialmente a mis Padres y Hermanos que me acompañaron a lo largo de mi camino brindándome las fuerzas necesarias, dándome concejos y orientación

Y a todas aquellas personas que estuvieron conmigo en los buenos y malos momentos.

BYRON

Agradecimiento

A Dios, por concederme la oportunidad de emprender este proyecto, y guiarme en el transcurso del mismo, y que hoy culmino de manera satisfactoria.

A mi familia especialmente a mi madre, familiares y amigos, que siempre me tendieron la mano cuando más los necesite, brindándome consejos para seguir siempre adelante y llegar alcanzar los proyectos trazados.

A mis hijos que fueron fuente de inspiración, ya que por ellos emprendí este proyecto, que mi esfuerzo sirva de guía para ellos puedan también lograr sus objetivos.

(7)

vii

TEMA PÁG.

Portada ... i

Sustentación y aprobación de los integrantes del tribunal ... ii

Responsabilidad del autor ... ii

Informe del director de tesis ... iv

Dedicatoria ... v

Agradecimiento... vi

Índice ... vii

Resumen ejecutivo ... xix

Executive summary... xxi

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1 Antecedentes... 1

1.1 Antecedentes Históricos ... 1

1.1.1 Antecedentes Científicos ... 2

1.1.2 Antecedentes Prácticos ... 3

1.1.3 Importancia del estudio ... 4

1.1.4 Situación actual del tema de investigación... 4

1.2 Limitaciones del Estudio ... 5

1.3 Alcance del trabajo ... 5

1.4 Objeto del estudio... 5

1.5 Objetivos de la investigación... 6

1.5.1 Objetivo General... 6

1.5.2 Objetivos específicos ... 6

1.6 Justificación ... 6

1.7 Hipótesis ... 7

1.8 Metodología... 7

1.8.1 Unidad de Análisis ... 7

(8)

viii CAPÍTULO II

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2 Sistemas de Inyección a Gasolina ... 10

2.1 Evolución de la Inyección ... 10

2.2 Tipos de Sistemas de Inyección Electrónica ... 12

2.2.1 Según el lugar donde inyectan... 13

2.2.1.1 Inyección Directa... 13

2.2.1.2 Inyección Indirecta ... 13

2.3 Según el número de inyectores ... 14

2.3.1 Inyección Mono punto... 14

2.3.2 Inyección Multipunto ... 15

2.3.3 Según el número de inyecciones ... 15

2.3.3.1 Inyección Continua... 15

2.3.3.2 Inyección Intermitente ... 15

2.3.3.2.1 Inyección Secuencial ... 16

2.3.3.2.2 Inyección Semi-secuencial ... 16

2.3.3.2.3 Inyección Simultánea ... 16

2.3.4 Según las características de funcionamiento: ... 17

2.3.4.1 Inyección mecánica (k-jetronic) ... 17

2.3.4.2 Inyección electromecánica (ke-jetronic) ... 17

2.3.4.3 Inyección electrónica (L-jetronic, Digijet, Digifant, motronic) ... 19

2.3.4.3.1 L-jetronic ... 19

2.3.4.3.2 Digijet ... 19

2.3.4.3.3 Digifant ... 19

2.3.4.3.4 Motronic ... 19

2.4 Principio de Funcionamiento de la Inyección Electrónica ... 20

2.5 Ventajas de la inyección ... 21

2.5.1 Consumo reducido... 21

(9)

ix

2.6 MOTOR CHEVROLET SPARK 1000 ... 22

2.6.1 Unidad de Control Eléctrico (ECU) ... 23

2.6.2 Funciones de la ECU ... 25

2.6.2.1 Control de la inyección de combustible: ... 25

2.6.2.2 Control del tiempo de inyección: ... 25

2.6.2.3 Control bomba de combustible:... 26

2.6.2.4 Auto-Diagnostico: ... 26

2.6.2.5 Control de régimen de marcha en vacío: ... 26

2.6.2.6 Control Ralentí: ... 26

2.6.2.7 Control regulador de presión: ... 26

2.7 SEÑALES DE ENTRADA (INPUT) Y DE SALIDA (OUTPUT) ... 27

2.8 SENSORES ... 28

2.8.1 Sensor MAP... 28

2.8.1.1 Función: ... 28

2.8.1.2 Ubicación:... 29

2.8.1.3 Descripción ... 29

2.8.1.4 Control del ECU según información del MAP... 30

2.8.2 Sensor MTIA ... 32

2.8.2.1 Función: ... 32

2.8.2.2 Ubicación:... 33

2.8.2.3 Condiciones de trabajo ... 34

2.8.3 Sensor CTS ... 35

2.8.3.1 Función: ... 36

2.8.3.2 Ubicación:... 36

2.8.3.3 Descripción:... 37

2.8.4 Sensor IAT... 38

2.8.4.1 Función: ... 38

2.8.4.2 Ubicación:... 38

2.8.4.3 Descripción:... 39

(10)

x

2.8.5.3 Estequiometría:... 41

2.8.5.3.1 Lambda: ... 42

2.8.5.4 Ubicación:... 44

2.8.5.5 Sensor de Posición del Árbol de Levas CAM (Hall): ... 45

2.8.6 Sensor CKP ... 46

2.8.6.1 Ubicación... 47

2.8.6.2 Sensor de Posición del Cigüeñal CKP (Inductivo)... 48

2.9 ACTUADORES ... 49

2.9.1 Bomba de Combustible. ... 49

2.9.1.1 Ubicación... 50

2.9.2 Inyectores... 51

2.9.2.1 Ubicación... 51

2.9.2.3 TIPOS DE INYECTORES:... 53

2.9.2.3.1 Inyector tipo Perno ... 53

2.9.2.3.2 Inyector tipo Disco ... 53

2.9.2.3.3 Inyector tipo Bolilla:... 54

2.9.3 Relés (Relay) ... 55

2.9.3.1 Función ... 55

2.9.3.2 Ubicación... 55

2.9.4 Circuito Hidráulico. ... 57

2.9.4.1 Tanque de Combustible ... 57

2.9.4.1.1 Función ... 58

2.9.4.1.2 Ubicación... 58

2.9.4.2 Filtro de Combustible ... 58

2.9.4.2.1 Función ... 59

2.9.4.3 Regulador de Combustible ... 59

(11)

xi

2.9.4.4.1 Función: ... 61

2.9.5 Circuito de Admisión ... 62

2.9.5.1 Colector de Admisión... 62

2.9.5.1.1 Función: ... 62

2.9.5.2 Filtro de Aire. ... 63

2.9.5.2.1 Función: ... 63

2.9.5.2.2 Filtros de Aire de Alto Flujo ... 63

CAPÍTULO III IMPLEMENTACIÓN DEL BANCO DE PRUEBAS PARA UN MOTOR CHEVROLET SPARK 1000 DE INYECCIÓN ELECTRÓNICA 3 Selección del motor a usarse ... 65

3.1 Criterios para el banco de pruebas... 65

3.1.1 Peso... 65

3.1.2 Movilidad del banco de pruebas. ... 66

3.1.3 Vida Útil ... 66

3.1.4 Ser didáctico ... 66

3.2 Construcción del soporte para el banco de pruebas... 67

3.2.1 Modelo de soporte para el banco de pruebas... 67

3.2.2 Elección de la tubería para el soporte ... 68

3.2.3 Corte de la tubería del soporte del banco de pruebas ... 68

3.2.4 Suelda ... 69

3.2.5 Terminación de estructura, pintado ... 70

3.2.6 Control de la aceleración ... 72

3.3 Selección de los elementos eléctricos y electrónicos del banco de pruebas... 73

3.3.1 Tacómetro ... 74

3.3.2 Temperatura del motor ... 75

(12)

xii

3.4 Montaje del motor ... 78

3.5 Instalación de los sensores y actuadores... 81

3.5.1 Sensor MAP (Sensor de Presión Absoluta del Múltiple) ... 81

3.5.2 Sensor MTIA (Actuador principal de Aceleración en vacío)... 82

3.5.3 Sensor de temperatura de refrigerante CTS... 83

3.5.4 Sensor IAT (Sensor de temperatura del aire de admisión) ... 84

3.5.5 Sensor de Oxigeno... 85

3.5.6 Sensor de Posición de Árbol de Levas CAM ... 86

3.5.7 Sensor de posición de árbol de levas CKP ... 88

3.5.8 Sensor de velocidad del vehículo VSS ... 90

3.5.9 Sensor de detonación ... 91

3.5.10 Inyectores... 93

CAPÍTULO IV TUTORIAL DE USO DE ESCÁNER LAUNCH X-431 4 CONEXIÓN DEL ESCÁNER AL VEHÍCULO... 96

4.1 Uso del escáner ... 97

4.2 MONITOREO DE LOS SENSORES Y ACTUADORES ... 102

4.2.1 Sensor MAP... 102

4.2.2 Sensor MTIA ... 105

4.2.3 Sensor CTS ... 107

4.2.4 Sensor IAT... 109

4.2.5 Sensor de oxigeno... 111

4.2.6 Sensor CAM ... 111

4.2.7 Sensor CKP ... 112

4.2.8 Sensor VSS ... 114

4.2.9 Sensor de detonación ... 114

(13)

xiii

5 CONCLUSIONES... 118

5.1 RECOMENDACIONES ... 119

5.2 Aplicaciones de los sensores Hall ... 126

ÍNDICE DE TABLAS Tabla IV.1 Valores de referencia del sensor CTS ... 108

Tabla IV. 2 Valores de referencia del sensor IAT ... 110

ÍNDICE DE FIGURAS Figura II.1 Tipos de inyección indirecta de gasolina... 14

Figura II.2 Inyección monopunto y multipunto... 15

Figura II.3 Comparación de los tipos de inyección ... 16

Figura II.4 Inyección mecánica ... 17

Figura II.5 Sistema KE-jetronic... 18

Figura II.6 Motor Chevrolet Spark 1.0 ... 22

Figura II.7 Designación y ubicación del código del Chevrolet Spark 1.0 ... 23

Figura II.8 Unidad de control eléctrico (ECU) ... 23

Figura II.9 Diagrama de control en un sistema de inyección electrónica ... 27

Figura II.10 Sensor MAP... 28

Figura II.11 Sensor MAP... 29

Figura II.12 Forma de Onda sensor MAP analógico. ... 31

Figura II.13 Forma de Onda sensor MAP analógico. ... 31

Figura II.14 Circuito del Sensor MAP... 31

Figura II.15 Ubicación del Sensor MTIA. ... 32

Figura II.16 Ubicación del sensor MTIA... 33

Figura II.17 Conector del sensor MTIA ... 33

Figura II.18 Circuito del sensor MTIA ... 35

Figura II.19 Sensor de Temperatura de Refrigerante (CTS). ... 36

Figura II.20 Posición del Sensor de Temperatura de Refrigerante (CTS). ... 36

(14)

xiv

Figura II.24 Posición del IAT ... 39

Figura II.25 Forma de Curva del Sensor de Temperatura Aire (IAT). ... 39

Figura II.26 Circuito Eléctrico del Sensor IAT. ... 40

Figura II.27 Sensor de Oxígeno. ... 40

Figura II.28 Ubicación Sensor de Oxígeno ... 41

Figura II.29. Forma de Onda de Sensor de Oxígeno. ... 42

Figura II.30 Circuito Eléctrico del Sensor de Oxigeno. ... 43

Figura II.31 Rango de Voltaje del Sensor de Oxígeno. ... 43

Figura II.32 Sensor de Posición de Árbol de Levas (CAM)... 44

Figura II.33 Ubicación del Sensor CAM ... 44

Figura II.34 Forma de Onda del Sensor de Posición de Árbol de Levas (Hall). ... 46

Figura II.35 Circuito eléctrico del Sensor... 46

Figura II.36 Sensor CKP... 47

Figura II.37 Ubicación del Sensor de Posición del Cigüeñal (CKP). ... 47

Figura II.38 Forma de Onda del Sensor de Posición del Cigüeñal (Inductivo)... 48

Figura II.39 Circuito del Sensor ... 48

Figura II.40 Bomba de Combustible Sumergible. ... 49

Figura II.41 Conexión Eléctrica de la Bomba de Combustible. ... 51

Figura II.42 Inyectores de Combustible. ... 51

Figura II.43 Partes del Inyector. ... 52

Figura II.44 Aguja del Inyector. ... 53

Figura II.45 Inyector con Pulverización de Cono... 53

Figura II.46 Inyector con Cono de Pulverización Interno. ... 54

Figura II.47 Inyector con Cono de Pulverización Ancho. ... 54

Figura II.48 Relé de una posición. ... 55

Figura II.49 Numeración de Pines de Relé. ... 56

Figura II.50 Circuito Hidráulico. ... 57

Figura II.51 Tanque de Combustible. ... 57

Figura II.52 Partes del Filtro de Combustible... 58

(15)

xv

Figura II.56 Circuito de Admisión... 62

Figura II.57 Colector o Múltiple de Admisión ... 62

Figura II.58 Filtro de Aire Estándar... 63

Figura II.59 Filtro de Alto Flujo. ... 63

Figura III.1 Plugs de conexión tipo banana ... 67

Figura III.2 Modelo de soporte de banco de pruebas ... 68

Figura III.3 Corte de la tubería para el soporte... 69

Figura III.4 Características del electrodo 6011... 70

Figura III.5 Suelda de la estructura de soporte ... 70

Figura III.6 Pulido del banco de pruebas ... 71

Figura III.7 Pintado de capa base del soporte ... 71

Figura III.8 Foto de base del motor pintado ... 72

Figura III.9 Control de la Aceleración ... 73

Figura III.10 Medidor de combustible, velocímetro y tacómetro de Chevrolet Spark ... 73

Figura III.11 Panel de control ... 74

Figura III.12 Tacómetro Chevrolet Spark... 75

Figura III.13 Indicadores de Chevrolet Spark ... 76

Figura III.14 Pulsador de motor de arranque y Swich de contacto... 76

Figura III.15 Caja de fusibles Chevrolet Spark ... 77

Figura III.16 Conector ASDL... 77

Figura III.17 Preparación de motor antes del montaje... 78

Figura III.18 Colocación del motor con tecle ... 78

Figura III.19 Conexión de cables del motor a bornera y de ahí a tablero de control... 79

Figura III.20 Bornera tipo banara de tablero de control ... 79

Figura III.21 Diagrama de disposición de sensores con sus pines correspondientes en la ECM ... 80

Figura III.22 Pines de ECM ... 80

Figura III.23 Socket de sensor MAP macho (motor) y hembra (cable de la ECM), ubicación en el motor y pines correspondientes ... 81

(16)

xvi

Figura III.26 Terminales del sensor MTIA... 82

Figura III.27 Socket de sensor CTS macho (motor) y hembra (cable de la ECM), ubicación en el motor y pines correspondientes ... 83

Figura III.28 Valores de referencia del sensor CTS ... 84

Figura III.29 Socket de sensor IAT macho (motor) y hembra (cable de la ECM), ubicación en el motor y pines correspondientes ... 84

Figura III.30 Valores de referencia del sensor IAT ... 85

Figura III.31 Terminales del sensor de oxigeno ... 85

Figura III.32 Circuito de conexión de sensor de oxigeno de 4 terminales………..86

Figura III.33 Socket de sensor IAT macho (motor) y hembra (cable de la ECM), ubicación en el motor y pines correspondientes ... 86

Figura III.34 Terminales del Sensor CAM ... 87

Figura III.35 Socket de sensor CAM macho (motor) y hembra (cable de la ECM), ubicación en el motor y pines correspondientes ... 87

Figura III.36 Circuito del sensor CAM... 88

Figura III.37 Valores de referencia del sensor CAM... 88

Figura III.38 Socket de sensor CKP macho (motor) y hembra (cable de la ECM), ubicación en el motor y pines correspondientes ... 89

Figura III.39 Valores de referencia del sensor CKP ... 89

FiguraIII 40 Circuito del sensor CKP……….90

Figura III.41 Terminales del sensor VSS... 90

Figura III.42 Circuito del sensor VSS ... 91

Figura III 43 Terminales del sensor de detonación…….………91

Figura III.44 Socket de sensor CKP macho (motor) y hembra (cable de la ECM), ubicación en el motor y pines correspondientes. ... 92

Figura III.45 Circuito del sensor de detonación. ... 92

Figura III.46 Valores de referencia del Sensor de detonación... 93

Figura III.47 Riel de Inyectores y sus sockets ... 93

Figura III.48 Circuito de los inyectores ... 94

(17)

xvii

Figura IV.4 Conexión del conector OBD II DB-15 al motor. ... 97

Figura IV.5 Indicadores de alimentación y encendido del escáner. ... 98

Figura IV.6 Pantallas de ingreso a escáner. ... 99

Figura IV.7 Elección de marca de vehículo en el escáner ... 100

Figura IV.8 Elección de Software a usarse... 100

Figura IV.9 Selección de modelo y conexión a ECM ... 101

Figura IV.10 Funciones de diagnóstico y pantalla de códigos de falla. ... 101

Figura IV.11 Voltaje de señal del MAP en ralentí y funcionamiento normal ... 102

Figura IV.12 Curva del Escaner del MAP en ralentí y funcionamiento normal ... 103

Figura IV.13 Desconexión de Tierra en el MAP ... 103

Figura IV.14 Falla mostrada por el escáner a la Desconexión de alimentación en el MAP ... 104

Figura IV.15 Fallas a la desconexión del pin 4 del MTIA ... 105

Figura IV.17 Fallas a la desconexión del pin 7 y el pin 4 del MTIA ... 106

Figura IV.18 Fallas a la desconexión del pin 8 del MTIA………...…...………..106

Figura IV. 20 Fallas a la desconexión del pin 5 y del pin 8 del MTIA ... 107

Figura IV.21 Fallas a la desconexión del sensor MTIA ... 107

Figura IV.22 Circuito divisor de voltaje en el CTS ... 108

Figura IV.23 Fallas a la desconexión del sensor CTS ... 109

Figura IV.24 Lectura temperatura de refrigerante del sensor CTS... 109

Figura IV.25 Circuito divisor de voltaje en el CTS ... 109

Figura IV.26 Fallas a la desconexión del sensor IAT... 110

Figura IV.27 Lectura temperatura del aire de admisión del sensor IAT ... 110

Figura IV.28 Fallas a la desconexión del sensor CAM ... 111

Figura IV.29 Circuito divisor de voltaje en el CAM ... 112

Figura IV.30 Valores de referencia del sensor CKP... 113

Figura IV.31 Circuito del CKP ... 113

(18)

xviii

Figura IV.35 Circuito del sensor de detonación ... 116

Figura IV.36 Fallas a la desconexión de los distintos pines de los inyectores. ... 117

ÍNDICE DE ANEXOS ANEXO I Sensor de efecto Hall... 126

ANEXO II Gráfico de ubicación de Caja de fusibles y relés... 128

ANEXO III Informes... 129

(19)

xix

El área automotriz hoy en día se ha caracterizado por la tecnología avanzada de los vehículos con inyección electrónica, razón por lo que es de importancia establecer un conocimiento más profundo del tema.

La presente tesis está guiada para ayudar a los estudiantes establecer daños mecánicos y electrónicos de un vehículo.

Se ha construido un Banco de Pruebas de un Motor de Inyección Electrónica Multipunto, que sirva de guía en la práctica para la Escuela de Ingeniería Automotriz de la Universidad Tecnológica Equinoccial, con el propósito de mejorar la formación técnica de los estudiantes. Que les permita una verificación real de cualquier daño en un vehículo.

Para este proceso se escogió un motor de un vehículo Chevrolet Spark por ser pequeño y de menor peso, siendo el proceso de funcionamiento ideal para lo que se necesita explicar.

Al motor con sistema de alimentación electrónica de combustible, se sometió a una adaptación, sobre una estructura metálica que consta de todos los implementos que normalmente tiene un motor de vehículo para su correcto funcionamiento.

Este motor esta integrado a una estructura móvil con base metálica como soporte para su fácil transportación.

(20)

xx motor del vehículo.

(21)

xxi

The automotive sector today is characterized by advanced technology vehicles with

electronic fuel injection, to be of vital importance to obtain a deeper understanding of

the subject.

This thesis is guided to help students to make electronic and mechanical damage of a

vehicle.

It has built a test bench of a Multipoint Electronic Injection Engine, to guide practice for

the School of Automotive Engineering at the Technological University Equator, in

order to improve the technical training of students, allowing for a reality check and

concise statement of any damage to a vehicle.

This process was chosen an engine of a car Chevrolet Spark to be smaller and lighter,

with the ideal operating process that is needed to explain.

When engine with electronic fuel supply, underwent an adaptation, on a metal structure

consisting of all the equipment normally has a motor vehicle for proper operation.

This engine is integrated in a mobile structure to support metal base for easy

transportation.

It has also built a control panel, which can simulate common problems that occur in

vehicles with electronic fuel supply, operating in real conditions, which allows students

to do internships following the respective laboratory guides

This test bench allows us to detect faults that would be presented in a real vehicle in

(22)

xxii

(23)

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1 Antecedentes

1.1 Antecedentes Históricos

Hace aproximadamente 4.000 años, aparece la rueda, invención atribuida a la cultura de

Sumeria. Este elemento, nace con la necesidad de trasladar objetos (o bien personas) de

una manera más fácil, rápida y cómoda. Luego de esta invención revolucionaria, siglos

después, apareció la idea de crear un instrumento, formado principalmente por ruedas y

un habitáculo central, que permitiera el desplazamiento de las personas. De esta manera,

comenzó, desde esa época, el concepto de vehículo como medio de transporte de seres

humanos. Los primeros vehículos eran movidos por tracción humana o animal.

En 1712 el inventor inglés Thomas Newcomen construye una máquina de vapor que

resulta muy eficiente, y con el pasar de los años Nicolás-Joseph Cugnot, consigue

amoldar su motor a vapor a su carreta, con el fin de ir mejorando la calidad de vida de

las personas.

El 29 de enero del año 1886, ocurrió un hito muy importante en la historia de los

vehículos, en Berlín, el Sr. Benz, patentó el primer vehículo movido por un motor a

explosión.

En las primeras décadas, estos vehículos seguían siendo simples carruajes, pero ahora

con un motor que realizaba el trabajo de moverlo. Debido a este futurista invento, los

vehículos eran capaces de desarrollar velocidades cada vez más altas. Esta idea nace con

el fin de facilitar a las personas que puedan transportarse o a la vez realizar sus trabajos

(24)

puso al alcance de la clase media el automóvil ya que con la producción en serie bajo

costos.

Las prioridades en el diseño de motores de automóviles sufrieron cambios importantes

en los últimos veinte años. Antes de restablecer el caballaje máximo, consecuentemente

con los requerimientos básicos de seguridad y larga duración. Luego se publicaron las

leyes sobre la limpieza del aire en 1966 y 1970, que dieron absoluta prioridad a las

medidas anticontaminantes. Después de 1973 vino la rápida quintuplicación de los

precios del petróleo crudo, y las prioridades se volvieron hacia la conservación del

combustible por lo cual favorece la eficiencia térmica y mecánica de un motor.

La industria automotriz, no está inmune al avance de la tecnología. Los ejemplos

abundan, primero fue la tracción en las ruedas traseras, posteriormente se desarrolló la

tracción delantera, los frenos de disco, las llantas radiales, lo que sigue es la inyección

de combustible (Fuel Injection).

Es por ello que en el campo automotriz en el área de alimentación de combustible del

vehículo se ha venido trabajando con estos cambios, en vehículos que llevaban

montados sistemas de alimentación de carburador.

Muchos ingenieros opinan que la inyección de combustible será un medio vital para la

eficiencia de operación sin renunciar a las mejoras que ya se han obtenido con el control

de emisiones.

1.1.1 Antecedentes Científicos

La evolución de los automóviles ha ido mejorando con el pasar de los años las "Artes

Mecánicas" experimentaron un notable incremento y esto se tradujo en grandes

(25)

ingenieros, mecánicos y obreros especializados, cuyo genio permitió un gran desarrollo

de los inventos.

Los vehículos que circulaban hasta la década anterior funcionaban con carburador, en la

actualidad funcionan con inyección electrónica mediante un sistema computarizado que

ha logrado optimizar el consumo de combustible sin sacrificar la potencia ni velocidad

de los vehículos.

Hoy en día la utilización de los diferentes tipos de autos que existen en el mercado está

colaborando al desarrollo y cuidado de nuestro planeta, gracias a sus constantes

mejoras como son vehículos híbridos entre otros.

1.1.2 Antecedentes Prácticos

La utilización de los automóviles ha permitido al desarrollo de muchos países, ya que

es un equipo de trabajo muy indispensable, además de ser uno de los principales medios

de transporte.

Los automóviles vienen evolucionando de acuerdo a su tecnología de diferentes

empresas que existen en el mundo como son: Chevrolet, Ford, Toyota, Nissan, etc.

Cada empresa se esmera en mejorar cada día para servir a su cliente de mejor forma no

solo de su comodidad, sino también de su seguridad, y lo más importante cuidando

nuestro medio ambiente.

Actualmente el uso del automóvil se ha convertido en indispensable y con ello se ha

hecho primordial métodos de diagnóstico de vanguardia para el alma del mismo como

lo es el motor que al tener muchos más sensores y ser manejado por una computadora

nos permite conocer mejor su desempeño, lo que provoca a su vez que sea

indispensable que los nuevos profesionales conozcan el funcionamiento de los mismo,

(26)

Universidad Tecnológica Equinoccial – Santo Domingo no cuenta con un banco de pruebas para un motor de inyección por lo que la enseñanza suele quedarse en la parte

teórica, o en una práctica mínima.

1.1.3 Importancia del estudio

La tecnología de los automóviles, cada día avanza mejor para el desarrollo del país, ya

sea en la utilización de diferentes tipos de motores aplicados en los automóviles con el

fin de mejorar en el desarrollo diario de nuestras actividades, ya que la mayoría de

personas utilizamos como medio de transporte los automóviles, por lo que resulta de

mucha importancia que los estudiantes de la Universidad Tecnológica Equinoccial –

Santo Domingo, tengamos conocimientos sobre el funcionamiento de los diferentes

tipos de motor que hay en los automóviles , siendo los de mayor auge los motores a

inyección electrónica.

Por tal motivo es importante contar con un banco de pruebas para la Escuela de

Ingeniería Automotriz de la Universidad Tecnológica Equinoccial – Santo Domingo, para determinar o identificar las posibles fallas de un motor de inyección electrónica,

complementando nuestros conocimientos teóricos, con la práctica.

1.1.4 Situación actual del tema de investigación

La Universidad Tecnológica Equinoccial – Santo Domingo, cada día sigue preparando estudiantes profesionales en la carrera de Ingeniería Automotriz, por esta razón es

importante contar con un banco de pruebas para motores de inyección electrónica,

porque con nuestros conocimientos teóricos no podríamos establecer un perfecto

(27)

En este caso los estudiantes nos beneficiaríamos al tener mejor entendimiento y

comprensión de la materia y siendo competitivos con otras universidades, obteniendo

mejores plazas de trabajo en nuestro país.

1.2 Limitaciones del Estudio

No tener los suficientes tipos de motores, que hoy en día se utilizan en el país.

Costos muy elevados para nuestro presupuesto.

1.3 Alcance del trabajo

Este proyecto está dirigido a facilitar la enseñanza de los estudiantes de la Escuela de

Ingeniería Automotriz de la Universidad Tecnológica Equinoccial – Santo Domingo, por esta razón y proponemos la construcción de un Banco de pruebas para identificar

problemas en un motor de Inyección Electrónica.

Este proyecto responde a la necesidad de comprender y aprender con la practica ya que

la tecnología avanza muy rápidamente a pasos agigantados, y los estudiantes que se

preparan para trabajar en mantenimiento automotriz deben tomar como prioridad los

vehículos con Inyección Electrónica, ya que esto nos ayudará a enfrentar de mejor

manera nuestra competencia y obteniendo un gran prestigio ya sea tanto para la

Universidad Tecnológica Equinoccial – Santo Domingo como los Estudiantes profesionales graduados en la UTE.

1.4 Objeto del estudio

Crear un Banco de pruebas para motores de Inyección Electrónica para la Escuela de

(28)

1.5 Objetivos de la investigación

1.5.1 Objetivo General

Construcción de un Banco de Pruebas para identificar problemas en un Motor Chevrolet

Spark 1000 de Inyección Electrónica para la Universidad Tecnológica Equinoccial,

Santo Domingo 2011

1.5.2 Objetivos específicos

 Realizar una investigación de los daños que sufre un motor de combustión.

 Investigación y práctica de las funciones de la computadora en el sistema de alimentación.

 Revisar paso a paso cómo funciona el motor de un vehículo que a veces en la teoría no se logra analizar.

 Comprender el uso del escáner, cuando y como utilizarlo.

 Analizar el porqué de los daños en forma específica y buscar prontas soluciones.

 Estudiar el uso de los sensores, su funcionamiento y sus averías que suelen presentarse eventualmente.

 Diseñar y construir un banco de pruebas.

 Realizar pruebas de funcionamiento.

1.6 Justificación

En la actualidad el avance tecnológico de los automóviles ha ido creciendo cada día

más, ya que cada empresa se ha esmerado en servir mejor a sus clientes, por tal motivo

utilizan la mejor tecnología para sus vehículos, es ahí donde surge la idea de aportar a la

Universidad Tecnológica Equinoccial – Santo Domingo un banco de pruebas para identificar los problemas de un motor con inyección electrónica, con el fin de que los

(29)

sus habilidades e identificar los problemas o situaciones que presenta este tipo de motor,

ya que hoy en día la mayor parte de nuestro país estamos utilizando estos tipos de

vehículos de motores con inyección electrónica.

La universidad cuenta con docentes preparados para la formación de los estudiantes de

la Escuela de Ingeniería Automotriz, pero al no contar con los equipos necesarios para

el mejor desenvolvimiento de los estudiantes, es importante el banco de pruebas que les

permitirá un mejor aprendizaje en la práctica.

Este proyecto se debe plasmar o asumir, ya que logramos un aporte muy interesante

para la escuela de Ingeniería Automotriz, ya que con la experiencia estudiantil, se pudo

constatar que hace falta más conocimiento en la parte practica, ya que el docente ayuda

al entendimiento teórico, pero sin las herramientas adecuadas no puede proceder a la

parte práctica, por esta razón se requieren de equipos para los laboratorios para un mejor

aprendizaje en la materia.

1.7 Hipótesis

Al crear un Banco de Pruebas para un Motor Chevrolet Spark 1000 de Inyección

Electrónica para la Universidad Tecnológica Equinoccial–Santo Domingo influenciará en el aprendizaje de los estudiantes para investigar, monitorear e identificar problemas

propios de estos motores.

1.8 Metodología

1.8.1 Unidad de Análisis

(30)

1.8.2 Unidad de estudio

El motor del banco de pruebas implementado.

1.8.3 Aspectos Metodológicos generales del Estudio

Los tipos de investigación que vamos a recurrir son:

 Descriptivos

 Correlaciónales

 Validación

 Experimental

Descriptivos: Descriptivos porque vamos a analizar, los posibles problemas que pueden

presentar los motores de inyección, con el fin de crear o construir un Banco de Pruebas

para determinar los problemas que pueden presentarse en los motores de Inyección

Electrónica.

Correlaciónales: Porque existe una relación directa entre las variables que interfieren

en un motor de inyección, como son: potencia, velocidad, presión, tiempo, temperatura,

resistencia, voltaje.

Validación: Porque trata de aplicar, o identificar los posibles o principales problemas

que puede presentar un motor de inyección, mediante un Banco de pruebas, lo cual va a

ser validado por los resultados obtenidos.

Experimental: Porque el banco de pruebas se probara de manera practica lo que nos

(31)

1.8.4 Método de Estudio

 Deductivo

 Analítico

 Sintético

Deductivo: Porque se tiene una gran cantidad de teoría aplicada en los problemas que

se pueden presentar los motores de inyección electrónica, que tocará interpretar y

aplicar en la construcción de un equipo didáctico.

Analítico: Porque vamos a analizar una gran cantidad de información, lo cual

extraeremos la información más importante y detallada para su aplicación.

Sintético: Luego de analizar todos sus principios tendremos que utilizar el principio

más adecuado o conveniente que será aplicado en la construcción de un equipo

(32)

CAPÍTULO II

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2. Sistemas de Inyección a Gasolina

2.1. Evolución de la Inyección

La historia de la inyección de combustible se remonta al siglo XIX. Nicolás Otto y

J.J.E. Lenoir presentaron motores de combustión interna en la Feria Mundial de París de

1867. En 1875, Wilhelm Maybach de Deutz fue el primero en convertir un motor de gas

para funcionar con gasolina. Este motor usaba un carburador con una mecha suspendida

a través del flujo del aire entrante. Los extremos de la mecha estaban sumergidos en la

gasolina recipiente debajo de la mecha. Al arrancar el motor, el aire entrante pasaba a

través de la mecha, evaporaba la gasolina y llevaba los vapores del combustible dentro

del motor para ser quemado. La inyección del combustible de gasolina realmente jugó

un papel importante y se afirmó desde el inicio en el desarrollo de la aviación.

En 1912 se realizaron los primeros ensayos de bombas de inyección de gasolina basada

en las bombas de aceite de engrase. En 1932 se realizó ensayos sistemáticos de

inyección de gasolina para motores de aviación.

En 1937 se realizó la aplicación en serie de la inyección de gasolina en motores de

aviación. Para 1945 se dio la primera aplicación en serie de la inyección de gasolina en

vehículos a motor. En 1949, un auto equipado con inyección de combustible,

Offenhauser participó en la carrera de Indianápolis 500. El sistema de inyección lo

diseño Stuart Hilborn y utilizaba inyección directa, en la cual el combustible inyectaba

en el múltiple de admisión justamente delante de la válvula de admisión. Era como tener

un sistema de inyección regulado para cada cilindro. Podría también compararse con el

(33)

que el combustible no era expulsado en la lumbrera de admisión sino rociado

continuamente, a lo que se nombró inyección de flujo constante.

En 1951 se realizaron sistemas de inyección de gasolina para pequeños motores de dos

tiempos. En 1952 en cambio se realizaron sistemas de inyección de gasolina para

motores de 4 tiempos para vehículos, en serie a partir de 1954.

Chevrolet por su parte presento en 1957 el primer motor con inyección de combustible

de producción en masa en el Corvette. Basándose básicamente en el diseño de Hilborn,

el sistema de inyección de combustible Rochester Ramjet la Chevrolet lo usó en 1957 y

1958, y Pontiac en el Bonneville en 1957. El sistema Ramjet utilizaba una bomba de

alta presión para llevar el combustible desde el tanque hasta los 6 inyectores, que lo

rociaban continuamente adelante de la válvula de admisión. Un diafragma de control

monitoreaba la presión del múltiple de admisión y la carga del motor. El diafragma, a su

vez, se conectaba a una palanca que controlaba la posición de un émbolo para operar

una válvula. Un cambio en la posición de la válvula operada por el émbolo cambiaba la

cantidad de combustible desviado de regreso hacia el depósito de la bomba y alejado de

los inyectores. Esto alteraba la relación aire combustible para satisfacer las necesidades

del motor. Al mismo tiempo que el sistema Ramjet se desarrollaba, también evoluciono

el sistema de inyección electrónico de combustible (EFI) el cual tenía como fin la

producción en masa. El trabajo de diseño para esos sistemas comenzó en 1952 en la

Eclipse Machine División de la corporación Bendix, y en 1961 se patento como el

sistema Bendix Electrojector. Casi simultáneamente, al EFI se le declaró como un

proyecto muerto por la gerencia de la Bendix y se archivó. Aunque el sistema

Electrojector en sí nunca llegó a la producción en masa, fue el antecesor de

prácticamente todos los sistemas modernos de inyección de combustible. Cuando la

Bendix descartó al EFI en 1961, el interés renació hasta 1966 en que la compañía

comenzó a otorgar permisos de patentes a Bosch.

En 1967 se realizó el primer sistema electrónico de inyección de gasolina D-Jetronic

(34)

electrónica de gasolina L-Jetronic y la Inyección electrónica de gasolina K-Jetronic. En

1976 aparece el sistema de inyección de gasolina con regulación Lambda. En 1979

surge el sistema digital de control del motor Motronic. Ya para el año 1981 aparece la

inyección electrónica de gasolina con medidor de caudal de aire por hilo caliente

LH-Jetronic.

Seguidamente en el año 1982 surge además la inyección continúa de gasolina con

control electrónico KEJetronic. Para el año de 1987 aparece el sistema centralizado de

inyección Mono-Jetronic.

La inyección de combustible ha recorrido un largo camino durante los últimos 20 años,

pero su historia se remonta a los primeros días del carburador. Así como las razones

más convincentes para utilizar la inyección de combustible tienen que encontrarse en las

desventajas del carburador moderno, la falta de refinamiento y la versatilidad de los

antiguos carburadores prepararon el camino para hacer los primeros experimentos con

la inyección de combustible. Los orígenes de la inyección de combustible no pueden

desligarse de la historia del carburador y la evolución de los combustibles para motor.

El primer empleo práctico de la inyección de combustible no se llevó a cabo en un

automóvil, sino en un motor estacionario. El estadounidense Franz Burger, un ingeniero

que trabajaba para la Charter Gas Check engine Company, de Sterling, Illinois,

desarrolló un sistema de inyección de combustible que empezó a producirse en 1887.

En este sistema, se alimentaba el combustible por gravedad, desde el tanque y entraba al

cuerpo inyector a través de una válvula de estrangulación. La boquilla del inyector

sobresalía en forma horizontal, entrando al tubo vertical de admisión.

2.2.Tipos de Sistemas de Inyección Electrónica

Clasificación de los sistemas de inyección

(35)

 Según el lugar donde inyectan.

 Según el número de inyectores.

 Según el número de inyecciones.

 Según las características de funcionamiento.

2.2.1. Según el lugar donde inyectan

2.2.1.1.Inyección Directa

El inyector introduce el combustible directamente en la cámara de combustión. Este

sistema de alimentación es el más novedoso y se está utilizando en los motores de

inyección gasolina como el motor GDI de Mitsubishi o el motor IDE de Renault.

2.2.1.2.Inyección Indirecta

El inyector introduce el combustible en el colector de admisión, encima de la válvula de

(36)

Figura II.1 Tipos de inyección indirecta de gasolina

Fuente: http://imageshack.us/f/132/organigramainyeccion1lx5.jpg/ Elaborado por: Juan Carlos Armendáriz / Byron Andrade / 2012

2.3. Según el número de inyectores

2.3.1. Inyección Mono punto

Hay solamente un inyector, que introduce el combustible en el colector de admisión,

antes de la mariposa de gases. Es la más usada en vehículos de turismo de baja

(37)

Figura II.2 Inyección Mono punto y multipunto

Fuente: http://katrumecanicammgyg.blogspot.com/2009/01/tipos-de-inyeccion.html Elaborado por: Juan Carlos Armendáriz / Byron Andrade / 2012

2.3.2. Inyección Multipunto

Hay un inyector por cilindro, pudiendo ser del tipo "inyección directa o indirecta". Es la

que se usa en vehículos de media y alta cilindrada.

2.3.3. Según el número de inyecciones

2.3.3.1.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.

2.3.3.2.Inyección Intermitente

Los inyectores introducen el combustible de forma intermitente, es decir; el inyector

abre y cierra según recibe órdenes de la ECU. La inyección intermitente se divide a su

(38)

2.3.3.2.1. Inyección 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.

2.3.3.2.2. Inyección Semi-secuencial

El combustible es inyectado en los cilindros de forma que los inyectores abren y cierran

de dos en dos.

2.3.3.2.3. Inyección Simultánea

El combustible es inyectado en los cilindros por todos los inyectores a la vez, es decir;

abren y cierran todos los inyectores al mismo tiempo.

Figura II.3 Comparación de los tipos de inyección

(39)

2.3.4. Según las características de funcionamiento:

2.3.4.1.Inyección mecánica (k-jetronic)

Es inyección de gasolina mediante principios de base hidráulicos y mecánicos de

inyección.

Figura II.4 Inyección mecánica

Fuente:http://www.etp.uda.cl/areas/electromecanica/MODULOS%20CUARTO/SISTEMAS%20AUXIL IARES%20DEL%20MOTOR/Gu%C3%ADa%20N%C2%BA%202.0%20Alimentaci%C3%B3n%20Iny ecci%C3%B3n.pdf

Elaborado por: Juan Carlos Armendáriz / Byron Andrade / 2012

2.3.4.2.Inyección electromecánica (ke-jetronic)

Combinado de k-jetronic y electrónico, el KE-Jetronic es un sistema perfeccionado que

combina el sistema K-Jetronic con una unidad de control electrónica (UCE). Excepto

algunos detalles modificados, en el sistema KE-Jetronic encontramos los principios de

base hidráulicos y mecánicos del sistema K-Jetronic. La diferencia principal entre los

dos sistemas es que en el sistema KE se controlan eléctricamente todas las correcciones

(40)

la fase de calentamiento que se usa en el sistema K-Jetronic. La presión del combustible

sobre el émbolo de control permanece constante y es igual a la presión del sistema.

La corrección de la mezcla la realiza un actuador de presión electromagnético que se

pone en marcha mediante una señal eléctrica variable procedente de la unidad de

control. Los circuitos eléctricos de esta unidad reciben y procesan las señales eléctricas

que transmiten los sensores, como el sensor de la temperatura del refrigerante y el

sensor de posición de mariposa. El medidor del caudal de aire del sistema KE difiere

ligeramente del que tiene el sistema K.

El del sistema KE está equipado de un potenciómetro para detectar eléctricamente la

posición del plato-sonda. La unidad de control procesa la señal del potenciómetro,

principalmente para determinar el enriquecimiento para la aceleración. El

dosificador-distribuidor de combustible instalado en el sistema KE tiene un regulador de

presión de carburante de membrana separado, el cual reemplaza al regulador integrado

del sistema K-Jetronic.

Figura II.5 Sistema KE-jetronic

Fuente:http://www.etp.uda.cl/areas/electromecanica/MODULOS%20CUARTO/SISTEMAS%20AUXIL IARES%20DEL%20MOTOR/Gu%C3%ADa%20N%C2%BA%202.0%20Alimentaci%C3%B3n%20Iny ecci%C3%B3n.pdf

(41)

2.3.4.3.Inyección electrónica (L-jetronic, Digijet, Digifant, motronic)

2.3.4.3.1. L-jetronic

El L-Jetronic es un sistema de inyección intermitente de combustible que inyecta

gasolina en el colector de admisión a intervalos regulares, en cantidades calculadas y

determinadas por la unidad de control (ECU). El sistema de dosificación no necesita

ningún tipo de accionamiento mecánico o eléctrico.

2.3.4.3.2. Digijet

El sistema Digijet usado por el grupo Volkswagen es similar al sistema L-Jetronic con

la diferencia de que la ECU calcula digitalmente la cantidad necesaria de combustible.

La ECU controla también la estabilización del ralentí y el corte de sobrerégimen.

2.3.4.3.3. Digifant

El sistema Digifant usado por el grupo Volkswagen es un perfeccionamiento del

sistema Digijet. Es similar al Motronic e incorpora algunas piezas VAG. La ECU

controla la inyección de gasolina, el encendido, la estabilización del ralentí y la sonda

Lambda (sonda de oxígeno). Este sistema no dispone de inyector de arranque en frío.

2.3.4.3.4. Motronic

El sistema Motronic combina la inyección de gasolina del L- Jetronic con un sistema de

encendido electrónico a fin de formar un sistema de regulación del motor

completamente integrado. La diferencia principal con el L-Jetronic consiste en el

(42)

2.4. Principio de Funcionamiento de la Inyección Electrónica

El principio de funcionamiento de la inyección electrónica de combustibles es muy

sencillo. Los inyectores se abren no solo por la presión del combustible que está en las

líneas de distribución, sino también por los solenoides accionados por una unidad

electrónica de control. Puesto que el combustible no tiene que vencer una resistencia,

que no sea las insignificantes pérdidas debidas a la fricción, la presión de la bomba

puede fijarse en valores muy bajos, compatibles con los límites para obtener

atomización completa con el tipo de inyectores utilizados.

La cantidad de combustible por inyectar, la calcula la unidad de control (ECU), con

base en la información que se le alimenta en relación con las condiciones de

funcionamiento del motor. Esta información incluye la presión del múltiple,

enriquecimiento del acelerador, enriquecimiento para el arranque en frió, condiciones de

funcionamiento en vacío, temperatura ambiente y presión barométrica. Los sistemas

trabajan con presión constante e inyección variable sincronizada o flujo continuo.

Comparada con los sistemas de inyección mecánica, la inyección electrónica tiene un

impresionante número de ventajas. Tiene menos partes móviles, no necesita estándares

ultra precisos de maquinado, funcionamiento más tranquilo, menos pérdida de potencia,

baja demanda de electricidad, no necesita impulsores especiales para la bomba, no tiene

requerimientos críticos de filtración de combustible, no tiene sobre voltajes o

pulsaciones en la línea de combustible, y finalmente, el argumento decisivo para los

fabricantes de autos, su costo es más bajo. Desafortunadamente, su precio es todavía

muy elevado en comparación con el carburador1.

(43)

2.5. Ventajas de la inyección

2.5.1. Consumo reducido

Con la utilización de carburadores, en los colectores de admisión se producen mezclas

desiguales de aire/gasolina para cada cilindro. La necesidad de formar una mezcla que

alimente suficientemente incluso al cilindro más desfavorecido obliga, en general, a

dosificar una cantidad de combustible demasiado elevada. La consecuencia de esto es

un excesivo consumo de combustible y una carga desigual de los cilindros. Al asignar

un inyector a cada cilindro, en el momento oportuno y en cualquier estado de carga se

asegura la cantidad de combustible, exactamente dosificada.

2.5.2. 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.

2.5.3. Gases de escape menos contaminantes

La concentración de los elementos contaminantes en los gases de escape depende

directamente de la proporción aire/gasolina. Para reducir la emisión de contaminantes es

necesario preparar una mezcla de una determinada proporción. Los sistemas de

inyección permiten ajustar en todo momento la cantidad necesaria de combustible

respecto a la cantidad de aire que entra en el motor.

2.5.4. Arranque en frío y fase de calentamiento

Mediante la exacta dosificación del combustible en función de la temperatura del motor

(44)

aceleración más rápida y segura desde el ralentí. En la fase de calentamiento se realizan

los ajustes necesarios para una marcha redonda del motor y una buena admisión de gas

sin tirones, ambas con un consumo mínimo de combustible, lo que se consigue

mediante la adaptación exacta del caudal de éste.

2.6. Motor chevrolet spark 1000

Figura II.6 Motor Chevrolet Spark 1.0

Fuente: Manual de taller Chevrolet

La versión automóvil Chevrolet Spark 1.0 L está equipado con un motor de 4 cilindros

en línea, cilindrada 1000 cc. Un árbol de levas en la culata inyección en múltiples

puntos y encendido electrónico DIS. Es transversal y caja de transmisión está en el lado

izquierdo.

Para verificar el código del motor se observa detenidamente en el bloque de motor en la

(45)

Figura II.7 Designación y ubicación del código del Chevrolet Spark 1.0

2.6.1. Unidad de Control Eléctrico (ECU)

Figura II.8 Unidad de control eléctrico (ECU)

(46)

Mediante la tecnología digital moderna se abren múltiples posibilidades en cuanto al

control del automóvil. Hay muchos factores de medición influyentes que se pueden

reunir para controlarlos a todos de modo simultáneo. La unidad de control recibe las

señales de los sensores, las evalúa y calcula las señales de activación para los elementos

actuadores. El programa de control está almacenado en la memoria. De la ejecución del

programa se encarga un micro controlador. Se las conoce o se las puede nombrar como:

ECC, ECM, ECU, ECCS, CPU, etc.

La ECU utiliza microprocesadores para reunir información, procesarla y enviar señales

para que activen los diferentes circuitos actuadores. Los tres procesadores principales

son la RAM (memoria temporal), la ROM (programa básico de computadora) y la

PROM (programa de sintonía fina), estos tres microprocesadores son el corazón de la

CPU.2

La ROM, o memoria sólo para leer, es la sección del ECM que contiene el conjunto

principal de instrucciones que sigue la computadora. Esta es la sección que dice:

“cuando veo que esto sucede, tengo que hacerlo que suceda”. El microprocesador que

contiene estas instrucciones de la ROM es un chip no volátil. Esto significa que el

programa diseñado en él no se puede borrar al desconectar la energía.

La RAM, o memoria de acceso aleatorio, es la sección que tiene tres funciones

principales en el ECM.

La primera función actúa como la libreta de apuntes del ECM; siempre que se necesite

hacer un cálculo matemático, el ECM utiliza la RAM. La segunda función es almacenar

información en el sistema multiplicador de aprendizaje a bloques (BLM) cuando el

motor está apagado o funciona en lazo abierto. La tercera función es almacenar los

códigos de diagnóstico cuando se ha detectado una falla del sistema. Estos códigos son

almacenados por cincuenta re-arranques del motor o hasta que la potencia de la batería

se retira del ECM. A diferencia del ROM y PROM, los chips del RAM son memorias

(47)

La PROM, o memoria programable solo para leer, es la sección de calibración del chip

en el ECM. El PROM funciona junto con la ROM para las funciones del ajuste fino del

control de combustible y del tiempo de encendido para la aplicación específica. El

PROM es también una memoria no volátil. Contiene la información acerca del tamaño

del motor, tipo de transmisión, tamaño y peso del auto, resistencia de rodamiento,

coeficiente de arrastre y relación final de tracción.

2.6.2. Funciones de la ECU

La ECU es capaz de controlar diversas funciones. Además es capaz de proporcionar un

control más preciso y sofisticado. Las funciones que pueden ser controladas por la ECU

son las siguientes:

2.6.2.1.Control de la inyección de combustible:

Para un motor con inyección de combustible, una ECU determinará la cantidad de

combustible que se inyecta basándose en un cierto número de parámetros. Si el

acelerador está presionado a fondo. La ECU inyectará más combustible según la

cantidad de aire que esté pasando al motor. Si el motor no ha alcanzado la temperatura

suficiente, la cantidad de combustible inyectado será mayor (haciendo que la mezcla sea

más rica hasta que el motor esté caliente). Sin embargo la ECU proporciona un control

más minucioso. Por ejemplo, se utiliza un sistema de control de aprendizaje para

mantener en todo momento una proporción óptima de mezcla en ralentí.

2.6.2.2.Control del tiempo de inyección:

Un motor de ignición de chispa necesita para iniciar la combustión una chispa en la

cámara de combustión. Una ECU puede ajustar el tiempo exacto de la chispa (llamado

(48)

Si la ECU detecta un cascabeleo y analiza que esto se debe a que el tiempo de ignición

se está adelantando al momento de la compresión, la ECU (retardará) el tiempo en el

que se produce la chispa para prevenir la situación.

2.6.2.3.Control bomba de combustible:

La ECU controla, el voltaje aplicado a la bomba de combustible, este reduce el voltaje

aplicado a la bomba de combustible para así reducir el ruido de la bomba de

combustible y el consumo de energía eléctrica en ralentí.

2.6.2.4.Auto-Diagnostico:

Verifica si los sistemas de señales de entrada y de salida hacia y desde la unidad de

control son normales.

2.6.2.5.Control de régimen de marcha en vacío:

Recibe señales de diversos sensores y regula el motor a régimen de marcha en vacío

óptimo de acuerdo a la carga del motor.

2.6.2.6.Control Ralentí:

Aumenta el régimen de marcha en vacío cuando el voltaje de la batería es bajo, o

cuando hay muchos interruptores de carga accionados.

2.6.2.7.Control regulador de presión:

Aumenta temporalmente la presión de combustible cuando se pone en marcha el motor

con elevada temperatura de refrigerante. Existe otro módulo además de la unidad de

(49)

2.7. Señales de entrada (input) y de salida (output)

Para que la ECU, pueda llevar a cabo una o varias funciones, necesita de información.

Esta información se define en términos de computación como “Entrada (INPUT). Los sensores de entrada brindan a la ECU la información necesaria para realizar un

determinado trabajo. La ECU capta los rangos de operación de los sensores de

información de entrada (INPUT), para determinar la operación del sistema.

Figura II.9 Diagrama de control en un sistema de inyección electrónica

Fuente: journal.alone.cl/wp-content/uploads/2011/02/DIAGNOSTICO-Y-REPARACION-DE-FALLAS-EN-EL-SISTEMA-I.ppt

Una vez que la ECU calcula la estrategia a seguir, activa y controla la función de varios

sub-sistemas, como son: los inyectores, el sistema de ignición, etc. Las señales que

activan estos sistemas se les conocen como “salidas” (OUTPUT), mientras que al

componente activado se le conoce como actuador.

Un actuador en este caso, será un componente electromecánico que ocupa un voltaje

(50)

parte del sistema de inyección electrónica de gasolina, el rendimiento del motor

disminuye.

2.8. Sensores

2.8.1. Sensor MAP

Sensor de Presión Absoluta del Múltiple (Manifold Absolute Pressure).

Figura II.10 Sensor MAP

2.8.1.1.Función:

Obtiene información sobre los cambios en la presión atmosférica, en el vacío del motor

y en el múltiple de admisión, enviando una señal a la ECU para que pueda controlar el

tiempo de ignición y ajustar la mezcla de aire combustible en las diferentes condiciones

(51)

2.8.1.2.Ubicación:

El sensor MAP (Manifold Absolute Pressure), se encuentra en la parte externa del

motor después de la mariposa de aceleración, exactamente en la parte superior del

múltiple de admisión.

Figura II.11 Sensor MAP

2.8.1.3.Descripción

Su objetivo es proporcionar una señal proporcional a la presión existente en el múltiple

de admisión con respecto a la presión atmosférica, mide la presión absoluta existente en

el colector de admisión.

Para ello genera una señal que puede ser analógica o digital, reflejando la diferencia

entre la presión en el interior del múltiple de admisión y la atmosférica.

El funcionamiento del sensor MAP por variación de presión está basado en una

(52)

tres conexiones, una de ellas es la entrada de corriente que provee la alimentación al

sistema, una conexión de masa y otra de salida. La conexión de masa se encuentra

aproximadamente en el rango de los 0 a 0.06 v, la tensión de entrada es generalmente de

unos 5 v, mientras que la de salida varía entre los 0.6 y 4.6 v. Esta última es la

encargada de enviar la señal a la unidad de mando.

2.8.1.4.Control del ECU según información del MAP

Dependiendo de la presión barométrica ECU controla:

 Tiempo de encendido.

 Inyección del combustible.

Dependiendo del vacío del motor ECU controla:

 Tiempo de encendido.

 Inyección de combustible.

 Corte momentáneo de la inyección de combustible en desaceleración.

Según el vacío en el múltiple de admisión es la carga aplicada al motor. Al forzar el

motor se requiere mayor potencia. En éste momento el vacío en el múltiple es muy poco

y el MAP da la señal para que el ECU de mayor cantidad de combustible y retrase el

tiempo de encendido para que no cascabelee ya que la mezcla rica arde rápidamente.

“Al aumentar el vacío en el múltiple de admisión, el MAP da la señal para que la ECU de menor cantidad de combustible y como la mezcla pobre arde más lentamente la ECU

adelanta el tiempo comportándose como un avance de vacío. En una desaceleración, el

(53)

recibe la señal para cortar el suministro de combustible y evitar emisión de gases

contaminantes”2.

Figura II.12 Forma de Onda sensor MAP analógico

Fuente: http://www.miac.es/marcas/pico/develop/hta/an_map.tjk Elaborado por: Juan Carlos Armendáriz / Byron Andrade / 2012

Figura II.13 Forma de Onda sensor MAP analógico

Fuente: http://www.miac.es/marcas/pico/develop/hta/dig_map.tjk Elaborado por: Juan Carlos Armendáriz / Byron Andrade / 2012

Figura II.14 Circuito del Sensor MAP

Fuente: Manual taller Chevrolet

2_{BARRERA Enma, Control del Ecu, Fuente de consulta:}

(54)

2.8.2. Sensor MTIA

Actuador principal de Aceleración en vacío (MTIA)

El MTIA (Main Throttle Idle Actuator) lleva un motor DC para controlar las rpm

mínimas o ralenti. El actuador es energizado para mantener un ángulo que va desde 0°

a 24°. Fuera de ese rango el acelerador es operado mecánicamente por cable. La

velocidad mínima está regulada por las condiciones siguientes: rpm motor, velocidad

del vehículo, posición del acelerador, e interruptor de mariposa cerrada.

En caso de malfuncionamiento existe un modo de respaldo (limp home) que asegura

que el motor no se apague manteniendo un ángulo de 5.1˚ de apertura (flujo de aire: 6 ~12 kg/h)

Figura II.15 Ubicación del Sensor MTIA

2.8.2.1.Función:

Informa la posición angular de la mariposa, la cual nos indica la posición del acelerador

enviando la información hacia la unidad de control. En función de esta señal la ECU

calcula el pulso del inyector, la curva de avance del encendido y el funcionamiento del

(55)

Las señales que genera este sensor la computadora las usa para modificar:

 Regulación del flujo de los gases de emisiones del escape a través de la válvula EGR.

 La relación de la mezcla aire combustible.

 Y Corte del aire acondicionado por máxima aceleración.

2.8.2.2.Ubicación:

Normalmente está situado sobre la mariposa del cuerpo de aceleración.

Figura II.16 Ubicación del sensor MTIA

Figura II.17 Conector del sensor MTIA

(56)

Si no ejercemos ninguna acción sobre la mariposa entonces la señal estaría en 0 v, con

una acción total sobre ésta la señal será del máximo de la tensión, por ejemplo 4.6 v,

con una aceleración media la tensión sería proporcional con respecto a la máxima, es

decir 2.3 v.

2.8.2.3.Condiciones de trabajo

Apertura Máxima: La condición de apertura máxima (WOT), permite que el ECM

detecte la aceleración a fondo, condición que se efectúa cuando el acelerador es pisado a

fondo. En esta condición el ECM efectúa enriquecimiento adicional, modifica el avance

y puede interrumpir el accionamiento de los equipos de A/C.

Marcha lenta: La condición de marcha lenta o mariposa cerrada (Idle speed), es

detectada por el TPS en base a su condición de tensión mínima prevista, dicha tensión

debe estar comprendida en un rango predeterminado y entendible por el ECM como

marcha lenta.

“Este valor de tensión se suele denominar Voltaje Mínimo del TPS o Voltaje Mínimo y su ajuste es de suma importancia a los efectos que el ECM pueda ajustar correctamente

el régimen de marcha lenta y la condición de freno motor. En aquellos casos en los que

el TPS incorpore switch, es este mismo switch el que al conectarse da aviso al ECM

(57)

Figura II.18 Circuito del sensor MTIA

Fuente: Manual taller Chevrolet

2.8.3. Sensor CTS

Sensor de Temperatura de Refrigerante. (Coolant Temperature Sensor).

3 8 IDLE S/W 4 5 7 M 1 2 43 79 74 19 62 61

E C M