TAREA SYLLABUS 1

Tarea de Syllabus.

Luis Hernán González Salazar

Universidad Internacional del Ecuador

Luis Hernán González Salazar, Facultad de Ingeniería Automotriz, Universidad Internacional del Ecuador

Guayaquil - Ecuador

Dir. : Cdla. IETEL Conj. Res. Villa Sol Dep. A4 

Teléfono: +593-989079981

E-Mail: luishg_182@hotmail.com

Instructor: Edwin Puente, Ing.

TAREA SYLLABUS 2

Resumen

A medida que pasa el tiempo los vehículos han ido evolucionando en confort, seguridad y lo

más importante la cantidad de emisiones que generan los motores. Todo esto ha sido posible

gracias a la electrónica que cambio el mundo automotriz de un carburador ineficiente, a un

sistema de inyección electrónica que permite tener la mejor mezcla posible y con menos

gases contaminantes.

Todos estos cambios se dieron también por las exigentes normas que se pusieron a nivel

mundial debido a los contaminantes que emitían los motores y existió la necesidad de crear

un sistema menos contaminante y que sea controlado con exactitud.

TAREA SYLLABUS 3

Índice

1. Sistema de inyección de combustible............................................................................................4

1.1 Inyección monopunto................................................................................................................4

1.1.1 Mono - Jetronic..................................................................................................................5

1.2 Inyección multipunto.......................................................................................................................6

1.2.1 K-Jetronic...........................................................................................................................7

1.2.2 L - Jetronic..........................................................................................................................7

2. Mezclas para Motor.......................................................................................................................8

2.1. Mezcla Estequiométrica.........................................................................................................8

3. Sensores de Posición.....................................................................................................................8

4. Sensores de Temperatura..............................................................................................................9

5. Sensores Efecto Hall....................................................................................................................11

6. Sensores Piezoelectricos..............................................................................................................13

7. Sensores de Oxigeno...................................................................................................................14

8. Actuadores de Control de Inyeccion............................................................................................16

8.1. Valvula de Inyeccion............................................................................................................16

8.2. Actuador de Marcha Lenta..................................................................................................17

8.3. Adicionador de Aire.............................................................................................................17

8.4. Unidad de Comando............................................................................................................17

8.5. Rele......................................................................................................................................18

9. Actuadores de Control de Chispa................................................................................................18

10 Referencia....................................................................................................................................21

11 Figuras.........................................................................................................................................21

TAREA SYLLABUS 4

1. Sistema de inyección de combustible.

La electrónica invade ya cada rincón del automóvil y estamos ante una nueva

revolución (la llegada de los sistemas multiplexados) que permite incorporar aún más

componentes inteligentes, como aparatos de radio que modulan el volume en función de la

velocidad, cristales que se oscurecen según la intensidad de luz que reciben, sistemas de

navegación, sistemas de aproximación para facilitar el aparcamiento, y un largo etcétera.

Todos estos sistemas hay que diagnosticarlos o, al menos, interpretar sus

autodiagnósticos. En un principio la electrónica se utilizó en los automóviles para la

instalación del sistema de encendido, sustituyendo los clásicos platinos, para incorporarse

más tarde a los sistemas de inyección de gasolina. A partir de aquí los diferentes sistemas

utilizados en el automóvil se han ido beneficiando

de una aplicación cada vez mayor de la electrónica.

Nacieron así sistemas como el ABS (el antibloqueo de frenos), el airbag, las

suspensiones inteligentes, etc. Hoy en día la lista de sistemas electrónicos implementados en

cada uno de los vehículos es realmente extensa, independientemente de su categoría, marca y

modelo. Desde el más pequeño utilitario hasta la más sofisticada berlina disponen de un

importante número de elementos, sistemas y componentes regulados electrónicamente.

1.1 Inyección monopunto.

Como su nombre lo dice consiste en un solo inyector electromagnético que es

comandado electrónicamente y que está ubicado en el múltiple de admisión antes de la

mariposa.

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1.1.1 Mono - Jetronic

Este es un sistema de inyección de baja presión, en donde el principal componente es

el dosificar o inyector que es controlado por la ECU para enviar intermitente la

corriente de gasolina para mezclarse con el aire.

El sistema de alimentación suministra a baja presión la cantidad de combustible

necesaria para el motor en cada estado de funcionamiento. Consta de depósito de

combustible, bomba de combustible, filtro de combustible, un solo inyector y el regulador de

presión. La bomba se halla situada en el depósito de la gasolina y conduce bajo presión el

combustible, a través de un filtro, hasta el regulador de la presión y el inyector. El regulador

de la presión mantiene la presión constante a 0,8-1,2 bar, el combustible sobrante es devuelto

al depósito. El inyector único se encuentra en el cuerpo de la mariposa y tiene una boquilla o

tobera especial, con seis agujeros dispuestos radialmente, que pulveriza la gasolina en forma

de cono en el espacio comprendido entre la mariposa y la pared del Venturi. El inyector

dispone de una circulación constante de la gasolina a través de sus mecanismos internos para

conseguir con ello su mejor refrigeración y el mejor rendimiento durante el arranque en

caliente. El combustible pasa del filtro al inyector y de aquí al regulador de presión.

Figure 1 Sistemas de inyección monopunto

Augeri, F. (2010) CISE Electrónica

TAREA SYLLABUS 6

La bobina recibe impulsos eléctricos procedentes de la unidad de control ECU a

través de la conexión eléctrica. De este modo crea un campo magnético que determina la

posición del núcleo con el que se vence la presión del muelle. Este muelle presiona sobre la

válvula de bola que impide el paso de la gasolina a salir de su circuito.

Cuando la presión del muelle se reduce en virtud del crecimiento del magnetismo en la

bobina, la misma presión del combustible abre la válvula de bola y sale al exterior a través de

la tobera debidamente pulverizado, se produce la inyección.

(http://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_monopunto.htm)

1.2 Inyección multipunto.

“La multipunto tiene 4 inyectores (uno por cilindro) justo a la entrada de la culata, con

lo cual se obtienen las siguientes ventajas, un control más exacto de la cantidad de gasolina

que llega a cada cilindro” (http://mecatronic-mecatronica.blogspot.com/2009/03/inyeccion-

electronica-introduccion-los.html)

Figure 2 Sistema de Inyección Multipunto

Gilardi, J. (1985). Motores de Combustión Interna. San José: IICA

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1.2.1 K-Jetronic

Este sistema de inyección nos permite tener una mezcla mucho más exacta a pesar de

ser aun mecánico.

“K-Jetronic de Bosch es un sistema continuo de inyección (CIS) mecánica.Los

inyectores individuales de compuerta inyectan la gasolina, mediante lapresión de combustible

sobre las boquillas. El sistema regula está presión conrelación al volumen de aire que se mide

mediante la detección del flujo del mismo.” (http://www.buenastareas.com/ensayos/Sistema-

De-Inyeccion/7796515.html)

1.2.2 L - Jetronic.

Este sistema unifica las ventajas de la medición directa de cantidad de aire con las

posibilidades especiales del sistema electrónico. La unidad de control está ubicada junto al

medidor del caudal de aire.

El L - Jetronic es un sistema de inyección controlado electrónicamente con medición

de caudal de aire según el principio de aleta sonda e inyección de combustible controlada

electro-magnéticamente en el tubo de aspiración. A través de un sinnúmero de sensores se

registran todas las modificaciones originadas por el motor y se procesan en la unidad de

mando. (http://www.macfuel.com.ar/ljetronic.htm).

TAREA SYLLABUS 8

2. Mezclas para Motor

La relación entre aire y combustible varía constantemente en un motor de pistones.

Esta proporción se calcula de acuerdo al peso.

Proporción de Mezcla =

aire atmosférico en gramos

consumo de gasolina en gramos

Ecuación 1. Proporción de Mezcla

Conocimientos adquiridos en TAAET

2.1. Mezcla Estequiométrica

En condiciones normales, la combustión total de 1 gramo de gasolina se consigue

con 14.8 gramos de aire. Sin embargo, los motores de pistón no son capaces de crear las

condiciones de homogeneidad entre aire y gasolina para quemarla el ciento por ciento.

Para contrarrestar esta deficiencia los sistemas de alimentación están diseñados de manera

que la mezcla contenga un 10 por ciento más de aire por gramo de gasolina. Esta

proporción se denomina "mezcla económica" y se forma con 16 partes de aire por cada

parte de combustible.

3. Sensores de Posición.

Los sensores de posición detectan recorridos y posiciones angulares de los diferentes

tipos más distintos que existen de sensores de posición. Estos tipos de sensores que se están

empleando en la actualidad son usados porque no están en contacto, por tal motivo no se

encuentran a ningún desgaste y con esto se logra obtener una mayor duración de vida útil y

mayor fiabilidad.

Los sensores de posición son clasificados a menudos entre los sensores extensivos, lo

que el tamaño esta fundamentalmente en correlación con la magnitud de medición.

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Sensores de propagación de ondas su característica ha de considerar con muchas

restricciones. Los principios de detección que miden sólo desplazamientos mínimos. La

descripción de los sensores de posición se limitará a los sensores apropiados para la medición

de recorridos y ángulos de mayor dimensión.

Sensores incrementales, estos se utilizan sobre todo para la medición de velocidades

de rotación, se designan con frecuencia como sensores de posición angular.

Tenemos como sensores de posiciones como se describe a continuación:

Sensor de posición del obturador.

Sensor de posición del árbol de levas- CMP.

Sensor de posición del cigüeñal – CKP.

Sensor de posición de la válvula EGR

Sensor de posición del punto muerto superior del pistón.

4. Sensores de Temperatura.

Los sensores de temperatura mayormente están formado por un termistor el cual es un

resistor cuyo valor varía en función de la temperatura.

Existen dos clases de termistores:

NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo), que es una resistencia

variable cuyo valor se decrementa a medida que aumenta la temperatura; y

PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo), cuyo valor de resistencia

eléctrica aumenta cuando aumenta la temperatura.

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Principios Básicos de Operación del Termistor

1- Resistencia sensible a la temperatura.

2- Semiconductor elaborado a base de óxidos de metales.

3- Se fabrican Termistores con coeficientes positivos y negativos de temperatura.

4- Valores de resistencia de 2252 W a 10000 W a 25 0C.

5- La relación entre resistencia y temperatura en un auto-calentamiento viene dada

por: RT = RToexp[b(1/T – 1/To)] (http://mecatronic-mecatronica.blogspot.com)

CARACTERISTICAS DEL TERMISTOR.

Son muy exactos, estables.

Son de alta Resistencia y sensibilidad.

Tienen una baja masa térmica, mayor velocidad de respuesta.

Los sensores de temperatura donde mayormente son empleados son los que se

describen a continuación:

Sensor de temperatura del refrigerante motor.

Sensor de temperatura del aceite motor.

Sensor de temperatura de aire

Sensor de temperatura del exterior.

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Sensor de temperatura del EGR

Sensor de temperatura del tanque de combustible.

Sensor de temperatura del intercooler.

Sensor de temperatura de la cámara de combustión.

5. Sensores Efecto Hall

El sensor de efecto Hall o simplemente sensor Hall o sonda Hall (denominado según

Edwin Herbert Hall) se sirve del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o

corrientes o para la determinación de la posición.

Si fluye corriente por un sensor Hall y se aproxima a un campo magnético que fluye en

dirección vertical al sensor, entonces el sensor crea un voltaje saliente proporcional al

producto de la fuerza del campo magnético y de la corriente. Si se conoce el valor de la

corriente, entonces se puede calcular la fuerza del campo magnético; si se crea el campo

magnético por medio de corriente que circula por una bobina o un conductor, entonces se

puede medir el valor de la corriente en el conductor o bobina.

Si tanto la fuerza del campo magnético como la corriente son conocidas, entonces se

puede usar el sensor Hall como detector de metales.

APLICACIONES DE LOS SENSORES HALL

Mediciones de campos magnéticos (Densidad de flujo magnético)

Mediciones de corriente sin potencial (Sensor de corriente)

Emisor de señales sin contacto

Aparatos de medida del espesor de materiales

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Como sensor de posición o detector para componentes magnéticos los sensores Hall

son especialmente ventajosos si la variación del campo magnético es comparativamente lenta

o nula. En estos casos el inductor como sensor no provee un voltaje de inducción relevante.

En la industria del automóvil el sensor Hall se utiliza de forma frecuente, ej. en

sensores de posición del cigüeñal (CKP) en el cierre del cinturón de seguridad, en sistemas de

cierres de puertas, para el reconocimiento de posición del pedal o del asiento, el cambio de

transmisión y para el reconocimiento del momento de arranque del motor. La gran ventaja es

la invariabilidad frente a suciedad (no magnética) y agua.

Los sensores Hall se utilizan en señales salientes análogas para campos magnéticos

muy débiles (campo magnético terrestre).

Como sensores de corriente se usan como bobinas, recorridas con una corriente por

medir situadas en la separación del núcleo de hierro. Como sensor de reconocimiento de

posición o tecla a distancia trabajan en conexión con imanes permanentes y disponen de un

interruptor de límite integrado.

Figure 3 Efecto Hall

Fuente. www.ehtmotors.com/sensores

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6. Sensores Piezoeléctricos.

Los sensores piezoeléctricos son dispositivos que utiliza el efecto piezoeléctrico para

medir presión, aceleración, tensión, o fuerza transformando las lecturas en señales eléctricas.

APLICACIONES

Los elementos piezoeléctricos son utilizados para monitorear la combustión durante el

desarrollo de motores de combustión interna. Los sensores pueden estar, bien sea montado

directamente en hoyos adicionales en la culata o en las bujías las cuales están equipadas con

los sensores piezoeléctricos son catalogados como herramientas versátiles para la medición

de varios procesos. Son utilizados para garantías de calidad, procesos de control,

investigación y desarrollo en diferentes campos industriales. Aunque el efecto piezoeléctrico

fue descubierto por Curie en 1880, éste comenzó a ser implementado en las aéreas sensoriales

de la industria solamente a partir del año 1950. Desde entonces, el uso de este principio de

medición se ha incrementado, ya que puede ser considerado como una tecnología madura

gracias a su fácil manejo y su alto nivel de confiabilidad. Tiene aplicaciones en campos como

la medicina, la industria aeroespacial y la instrumentación nuclear, así como pantallas táctiles

de teléfonos celulares. En la industria automovilística un sensor piezoeléctrico en miniatura.

Figure 4 Sensor Piezoeléctrico

www.koalaclub.galeon.com

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7. Sensores de Oxigeno.

Este componente está instalada en el tubo de escape del vehículo, en una posición

donde se logra la temperatura ideal para su funcionamiento.

Este elemento produce una señal eléctrica (tensión) que será enviado para la unidad

de comando, por medio de esta señal, la unidad de comando podrá variar el volumen de

combustible pulverizado.

La sonda es un elemento de vital importancia en el sistema de inyección, su mal

funcionamiento ayuda a contribuir para generar mayor emisiones contaminante, en promedio

su tiempo de vida útil esta alrededor de 60.000 km

La sonda Lambda está formada interiormente por dos electrodos de platino separados

por un electrolito de cerámica porosa. Uno de los electrodos está en contacto con la atmósfera

y el otro con los gases de escape. Además la sonda está dispuesta de una sonda interna de

caldeo para llegar fácilmente a los 300 grados centígrados.

FUNCIONAMIENTO SONDA LAMBDA

Al estar cada uno de los electrodos de platino en entornos diferentes adquieren

cantidades diferentes de iones de oxígeno.

De esta manera uno de ellos queda eléctricamente más cargado que el otro, creando

entre ellos una diferencia de volta o diferencia de potencial.

TIPOS DE SONDAS LAMBDAS.

De Zirconio

De Titanio

De Banda Ancha

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De Banda Ancha.

A partir de la aprobación de la legislación correspondiente para la reducción de las

emisiones y el consumo, surge la necesidad de que los motores funcionen de forma regulada

al margen de la mezcla estequiométrica. Para conseguir esto se han desarrollado las llamadas

sondas Lambda.

Estas sondas Lambda lineales pueden emitir una señal proporcional a la cantidad de

oxígeno residual contenida en el gas de escape. Esta señal está disponible en una amplia

relación de aire y combustible.

La señal de salida se corresponde con el flujo bombeado necesario para fijar un nivel

de oxígeno constante en una cámara de medición (Lambda = 1 se corresponde con 450 mV).

Cuanto más se aleje de este valor el gas de escape que se introduce, mayor será el flujo

bombeado y en consecuencia, la señal de salida de la sonda. (http://ngk.de/sondalambda)

Principio de Funcionamiento

Estas sondas tienen dos células: una célula de medición y una célula de bombeo. Con

la célula de medición se mide la cantidad de oxígeno contenida en el gas de escape que se

encuentra en la cámara de detección y se compara con un valor nominal de 450 mV.

Figure 5 Sensor de Oxigeno de Banda Ancha

Fuente. www.ngk.de/bandaancha/funcionamiento

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Este flujo de bombeo es la magnitud que describe el valor lambda exacto de la mezcla

de forma casi lineal. En las mezclas estequiométricas es igual a cero porque la presión parcial

del oxígeno de la cámara de detección se corresponde con el valor nominal arriba indicado.

A continuación la designación de los cables:

Figure 6 Colores de Cables

Fuente. www.ngk.de.bandaancha/cables

Dentro de las ventajas tenemos que tiene una rápida respuesta en su funcionamiento y

medición, tiene un elemento monolítico con calefactor integrado, una estructura hermética

para generar automáticamente una referencia del oxígeno, una resistencia térmica y un alto

grado de fiabilidad.

Lastimosamente con el combustible de nuestro país este sensor no tendría una vida

útil muy largo y ni siquiera llegaría a un valor estimado en su labor.

Estas sondas Lambda son las que se utilizan de forma habitual en los motores de

gasolina y tienen múltiples aplicaciones en los vehículos diésel.

8. Actuadores de Control de Inyección.

8.1. Válvula de Inyección.

En los sistemas de inyección multipunto, cada cilindro utiliza una válvula de

inyección para pulverizar el combustible antes de la válvula de admisión del motor para

producir la mezcla que resultara en la combustión.

La unidad de comando gobierna estas válvulas mediante impulsos eléctricos.

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Existen diferentes válvulas de inyección dependiendo del motor al que se esté

aplicando, ya que el ángulo de inyección y la cantidad de orificios de la válvula varían.

Estos componentes son de elevada precisión, se recomienda revisarlas

periódicamente.

8.2. Actuador de Marcha Lenta

Este elemento garantiza un ralentí estable en el periodo de calentamiento y también la

mantiene independiente de las condiciones de funcionamiento del motor.

8.3. Adicionador de Aire

Funciona como el ahogador en los vehículos carburados, permitiendo el paso y una

cantidad adicional de aire, lo que hará aumentar la revolución mientras el motor esté frío.

Mientras el motor esté frío, el adicionado libera más paso de aire, lo que hace subir la

revolución.

A medida que sube la temperatura del motor, el adicionador lentamente cierra el paso de

aire, haciendo bajar la revolución hasta el régimen de ralentí.

Figure 7 Adicionador de Aire

Fuente. www.aficionadosalamecanica.net

8.4. Unidad de Comando.

Este componente determina el volumen ideal de combustible

a ser pulverizado, con base a las informaciones que recibe de los

sensores del sistema.

Figure 8 ECU

Fuente. www.aficionadosalamecanica.net

TAREA SYLLABUS 18

8.5. Relé.

Este elemento de comando es el responsable por mantener la alimentación eléctrica de la

batería para la bomba de combustible y otros componentes del sistema.

Si ocurre un accidente, el relé interrumpe la alimentación de la bomba de combustible,

evitando que la bomba siga permanezca funcionando con el motor apagado.

Figure 9 Relé

9. Actuadores de Control de Chispa.

El sistema de encendido DIS (Direct Ignition System) también llamado sistema de

encendido sin distribuidor (Distributorless Ignition System), se diferencia del sistema de

encendido tradicional en suprimir el distribuidor, con esto se consigue eliminar los elementos

mecánicos, siempre propensos a sufrir desgastes y averías.

Las ventajas del sistema DIS frente al sistema convencional son las siguientes:

Mayor tiempo para que la bobina genere el suficiente campo magnético para hacer

saltar la chispa que inflame la mezcla, lo que reduce el número de fallos de encendido a altas

revoluciones en los cilindros por no ser suficiente la calidad de la chispa que impide inflamar

la mezcla.

Menor interferencias eléctricas del distribuidor por lo que se mejora la fiabilidad del

funcionamiento del motor, las bobinas pueden ser colocadas cerca de las bujías con lo que se

reduce la longitud de los cables de alta tensión, incluso se llegan a eliminar estos en algunos

casos como ya veremos.

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Mayor margen para el control del encendido, por lo que se puede jugar con el avance

al encendido con mayor precisión.

A este sistema de encendido se le denomina también de "chispa perdida" debido a que

salta la chispa en dos cilindros a la vez, por ejemplo, en un motor de 4 cilindros saltaría la

chispa en el cilindro nº 1 y 4 a la vez o nº 2 y 3 a la vez. En un motor de 6 cilindros la chispa

saltaría en los cilindros nº 1 y 4, 2 y 5 o 3 y 6. Al producirse la chispa en dos cilindros a la

vez, solo una de las chispas será aprovechada para provocar la combustión de la mezcla, y

será la que coincide con el cilindro que está en la carrera de final de "compresión", mientras

que la otra chispa no se aprovecha debido a que se produce en el cilindro que se encuentra en

la carrera de final de "escape".

Figure 10 Componentes del Control de Chispa

Augeri, F. (2010). CISE Electronica

TAREA SYLLABUS 20

10. Referencia.

Augeri, F. (2010). http://www.cise.com/portal/notas-tecnicas/item/142-el-sensor-maf.html. Retrieved from CISE Electronica.

Gilardi, J. (1985). Motores de Combustion Interna. San Jose: IICA.

http://mecatronic-mecatronica.blogspot.com/2009/03/inyeccion-electronica-introduccion-los.html. (n.d.).

http://www.aficionadosalamecanica.net/inyeccion_monopunto.htm. (n.d.).

http://www.buenastareas.com/ensayos/Sistema-De-Inyeccion/7796515.html. (n.d.).

http://www.macfuel.com.ar/ljetronic.htm. (n.d.).

Marco, J. C. (1997). Mecanica del Automovil. Zaragoza: INO Reproducciones, S. A.

11. Figuras

Figure 1 Sistemas de inyección monopunto...............................................................................5Figure 2 Sistema de Inyección Multipunto................................................................................6Figure 3 Efecto Hall.................................................................................................................12Figure 4 Sensor Piezoelectrico.................................................................................................13Figure 5 Sensor de Oxigeno de Banda Ancha.........................................................................15Figure 6 Colores de Cables......................................................................................................16Figure 7 Adicionador de Aire..................................................................................................17Figure 8 ECU...........................................................................................................................17Figure 9 Rele............................................................................................................................18Figure 10 Componentes del Control de Chispa.......................................................................19