UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA...
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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. QUITO – ECUADOR 2015
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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.
QUITO – ECUADOR
2015
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014
Reservados todos los derechos de reproducción
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)
C.I. 1717912172
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
C.I. 1718133448
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.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial por permitirme desarrollar mi
carrera de una manera netamente profesional.
i
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
2.4.4.1. Inyección Mecánica ……………………………………. 11
ii
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
2.8.1.1. Control de inyección de combustible………………. 39
iii
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
4.3.7. INYECTORES…………………………………………………... 64
iv
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
8. ANEXOS…………………………………………………………………… 87
v
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
Tabla 9. Mantenimiento del módulo……………………………………. 75
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
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
Figura 10. Sensor de Presión Absoluta del Múltiple MAP……………… 23
Figura 11. Presión del Múltiple de Admisión Alta y Baja presión……… 24
Figura 12. Presión vs. Voltaje del Sensor MAP…………………………. 24
Figura 13. Circuito del Sensor MAP………………………………………. 25
Figura 14. Circuito del Sensor MAP por Diferencia de Frecuencia……. 27
Figura 15. Sensor de Temperatura de Aire IAT…………………………. 27
Figura 16. Sensor de Oxígeno (Sonda Lambda)………………………… 29
Figura 17. Sensor de Temperatura del Refrigerante Aire ECT………… 31
Figura 18. Sensor de Detonación KS…………………………………….. 33
Figura 19. Corte de un Inyector de Combustible………………………… 34
Figura 20. Válvula de Control de Marcha Mínima IAC………………….. 35
Figura 21. ECU Chevrolet Corsa 1.6 M.P.FI …………………………….. 37
Figura 22. Esquema Parte Frontal de la Maqueta……………………… 40
Figura 23. Bobina DIS………………………………………………………. 41
Figura 24. Conector Bobina DIS…………………………………………... 42
Figura 25. Cable de Bujía………………………………………………….. 42
Figura 26. Placa en “L” para las Bujías…………………………………… 43
Figura 27. Instalación de Bujías…………………………………………… 43
Figura 28. Bujías…………………………………………………………….. 44
Figura 29. Sistema de Encendido………………………………………… 44
vii
Figura 30. SWICH de Encendido…………………………………………. 45
Figura 31. SWICH de Encendido Conexiones…………………………... 45
Figura 32. Unidad de Control ECU……………………………………….. 46
Figura 33. Instalación de la Unidad de Control ECU…………………… 46
Figura 34. Unidad de Control ECU Instalada……………………………. 47
Figura 35. Instalación Canastilla Unidad de Control ECU……………... 47
Figura 36. Fusiblera………………………………………………………… 48
Figura 37. Instalación Soporte Sensor KS……………………………….. 49
Figura 38. Instalación Motor para la Polea Sensor KS…………………. 49
Figura 39. Instalación Polea Sensor KS………………………………..... 50
Figura 40. Placa en “L” para los Sensores…………………………......... 50
Figura 41. Estanqueidad…………………………………………………… 65
Figura 42. Atomización…………………………………………………….. 65
Figura 43. Calibración y limpieza válvula IAC…………………………… 67
Figura 44. Dimensiones del simulador…………………………………… 70
Figura 45. Peligro Caliente………………………………………………… 72
Figura 46. Peligro Alto Voltaje……………………………………………... 72
Figura 47. Peligro Corte ……………………………………………………. 72
Figura 48. Atención refiérase al manual…………………………………. 73
Figura 49. Multímetro……………………………………………………….. 76
Figura 50. Osciloscopio…………………………………………………….. 77
viii
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1....…………………………………………………………………….. 86 Vista frontal del módulo. ANEXO 2.................................................................................................... 86 Vista posterior del módulo. ANEXO 3.................................................................................................... 87 Vista lateral del módulo.
ix
RESUMEN
Los objetivos principales de este trabajo es crear un simulador didáctico
eficiente para dar un alto conocimiento y percepción sobre la inyección
electrónica y la aplicación de los conocimientos adquiridos durante mi
carrera para diseñar y construir un simulador didáctico. El presente trabajo
es una recopilación de todos los procesos que se realizaron a cabo para la
construcción del simulador didáctico de inyección electrónica desde, su
estructura hasta el sistema eléctrico que permite tener la funcionabilidad del
proyecto. Además podemos encontrar la sección de construcción del tablero
ahí se muestra como se fabrica la estructura y accesorios, ciertas técnicas y
materiales. Y también el esquema eléctrico general que permite el
funcionamiento adecuado del simulador didáctico de inyección. En las
últimas secciones del trabajo encontramos los resultados obtenidos del
proyecto, y todos los beneficios que brinda este tipo de proyecto. El
simulador didáctico puede funcionar de dos diferentes maneras, la primera
es con un funcionamiento normal, la segunda es un funcionamiento con
pruebas de fallas y códigos de error esto nos permite diagnosticar y
visualizar las fallas que se pueden presentar en el sistema de inyección
electrónica. Con esta configuración el simulador didáctico no solo permite
observar un funcionamiento real sino también la visualización de fallas.
x
ABSTRAC
The main objectives of this work is to create an efficient training simulator to
give a high knowledge and perception about electronic injection and
application of the knowledge gained during my career to design and build a
training simulator. The present work is a compilation of all the processes that
were carried out for the construction of the training simulator electronic
injection from its structure to the electrical system that allows the functionality
of the project. We can also find the construction section of the board is
shown here as the structure and accessories, certain techniques and
materials production. And also the general wiring diagram that enables
proper functioning of the educational simulator injection. In the last sections
of the work we found the results of the project, and all the benefits that this
type of project. The training simulator can operate in two different ways, the
first is a normal operation, the second operation is a testing error codes faults
and this allows us to visualize and diagnose the faults that may occur in the
fuel injection system. With this configuration the didactic simulator not only
allows us to observe actual operation but also the display of faults.
1. INTRODUCCIÓN
1
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:
Desde hace muchos años atrás la conservación del medio ambiente y el
control a la industria automotriz por la emisión de gases contaminantes se ha
constituido en un factor fundamental, es así que esto ha obligado a los
fabricantes a desarrollar tecnologías cada vez mas precisas y avanzadas
para así evitar mas deterioro al entorno, un ejemplo de esto es la incursión
de la electrónica en los motores de combustión interna por medio de
sensores y actuadores que permiten un mejor control y aprovechamiento del
combustible y así evitan mayor contaminación; es precisamente de lo que se
trata el proyecto en el cual se hace una “Construcción de un simulador
didáctico de inyección electrónica a gasolina M.P.F.I.” en el mismo se explica
el funcionamiento del sistema y la labor que hacen tanto los sensores y
actuadores en dicho sistema, eso si de una manera mucho mas clara y
didáctica, ya que se puede visualizar y presenciar de manera directa el
trabajo por ejemplo de los inyectores los cuales muestran la manera en la
2
que inyectan el combustible en los cilindros, igualmente se puede presenciar
el salto de chispa de las bujías, etc.
Es así como se pretende que el simulador se convierta en una herramienta
útil para los estudiantes e instructores de la Carrera de Ingeniería
Automotriz, ya que aparte de mostrar y exponer el funcionamiento de un
sistema multipunto de inyección electrónica, se ha implementado
dispositivos de control algunos sensores y actuadores del simulador para así
provocar fallas que pueden ser diagnosticadas e investigadas gracias a las
guías de práctica que son parte del proyecto y que junto a los diagramas
ayudaran al estudiante a incrementar y reforzar sus conocimientos en cuanto
a materias como son electrónica, electricidad y autotrónica.
2. MARCO TEÓRICO
3
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.
Por otra parte hay que suministrar el combustible a unos 2,5 - 3,5 bar a los
inyectores, esto se logra con una bomba eléctrica situada a la salida del
depósito o dentro del mismo.
4
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 detección de fallas, llamados "DTC" (Diagnostic Trouble Codes) debe
realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con
herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo
de sistema de inyección.
5
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.
6
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
La inyección electrónica básicamente se fundamenta en que existen unos
captadores o sensores que detectan permanentemente el estado de
funcionamiento del motor y sus características. En forma de señales
eléctricas, transmiten las señales recogidas a una unidad electrónica de
control, que se encargará según los diferentes valores recibidos de:
7
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
El inyector introduce el combustible directamente en las cámaras de
combustión. Este sistema de alimentación es el más novedoso y se está
empezando a utilizar ahora en los motores de inyección a gasolina. Ver
figura 1.
8
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.
Figura 2. Inyección Directa e Indirecta
(AUDI, 2008)
9
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.
Figura 3. Inyección Monopunto y Multipunto
(Mecánica Virtual, 2011)
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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
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.
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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.
En el sistema KE- Jetronic se controla eléctricamente todas las correcciones
de mezcla, mediante un actuador de presión electromagnético que funciona
por medio de una señal eléctrica variable procedente de la unidad de control.
Esta unidad de control electrónico recibe y procesa las señales eléctricas
que transmiten los sensores, como el de temperatura del refrigerante y el de
posición de mariposa.
12
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.
La detección de fallas, llamados "DTC" (Diagnostic Trouble Codes) debe
realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con
herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo
de sistema de inyección.
13
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
En la inyección electrónica de cualquier vehículo encontramos muchas
similitudes, y no es la excepción la parte de los circuitos electrónicos que
componen la misma. Describiré este sistema de una manera global, ya que
en los siguientes capítulos profundizare el tema explicando detalladamente
acerca de los sensores y actuadores, con sus respectivos valores óptimos
de funcionamiento e incluso las posibles fallas que pueden presentarse. Ver
figura 4.
14
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
Señal de
los
inyectores
15
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
En lo referente a la alimentación de combustible en un sistema de inyección
electrónica, podemos decir que cumple con el mismo principio de
funcionamiento que cualquier otro sistema convencional, es decir, consta de
un tanque o depósito de combustible, del cual obtiene éste carburante, una
bomba, en el caso de la inyección electrónica una bomba eléctrica que
previamente pasa por un filtro para retener las impurezas existentes.
Consecutivamente esta bomba entregara a un caudal determinado al resto
del sistema que se encarga de mantener una presión, aproximadamente de
2,5 a 4 bares. Los elementos que continúan son los que cambian en
comparación de un sistema de carburador. Una vez que la bomba ha
entregado ya el combustible, éste se dirige hacia un riel de inyectores,
16
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 primer lugar el régimen del motor lo toma directamente del sensor del
cigüeñal, lo cual permite receptar datos con mayor precisión que con el
distribuidor sea este de transmisor inductivo o de efecto hall. Así se consigue
aprovechar mejor el combustible y el par motor es mayor.
17
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)
El CKP, o sensor de posición de cigüeñal proporciona la señal con
información sobre la posición del cigüeñal enviando este dato a la ECU, la
cual realiza el cálculo del tiempo de inyección, de ignición y de revoluciones
del motor según la señal recibida. Ver figura 5.
18
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.
Figura 6. Sensor inductivo frente a la corona dentada del cigüeñal
(Cise Electronics, 2011)
19
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.
El sensor envía una señal de voltaje a la computadora indicando la posición
del acelerador y la señal se incrementa cuando se abre el acelerador.
20
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.
Señal.
21
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.
Por lo general el sensor TPS tiene 3 terminales de conexión, o 4 cables si
incluyen un switch destinado a la marcha lenta. En caso de tener los 3
cables, el cursor al recorrer la pista se puede conocer según la tensión
dicha, la posición del cursor. Si posee switch para marcha lenta, es decir los
22
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
El MAP de variación de presión funciona con una resistencia de tipo variable,
que se acciona con el vacío resultante durante el ciclo de admisión del
motor. Este sensor tiene 3 conexiones, éstas son la conexión a masa (de
nulo a 0,08 voltios aproximadamente), la conexión destinada a alimentación
del sensor (es decir, la entrada de corriente de aproximadamente unos 5
voltios) y por último la salida la cual tienen una tensión variable entre los 0,6
y 2,8 voltios.
23
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)
La presión del múltiple de admisión tiene una relación directa con la carga
del motor. La ECU necesita conocer la presión en el múltiple de admisión
para calcular la cantidad de combustible a inyectar, cuando encender el
cilindro, y otras funciones. El sensor MAP se encuentra directamente en el
múltiple de admisión o se monta en la parte alta en el compartimiento del
motor y se conecta al múltiple de admisión con una manguera de vacío. Es
muy importante que la manguera de vacío no tenga dobleces para un
correcto funcionamiento. Ver figura 11.
24
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.
Figura 12. Presión vs. Voltaje del Sensor MAP
(Beto Booster, 2006)
25
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 sensor MAP por diferencia de frecuencia tiene incluido en su interior un
condensador con un circuito oscilante interno, lo que sucede es que cuando
la distancia entre las capas del condensador varían, provoca una variación
en la capacitancia del mismo; lo cual permite enviar una señal de onda
cuadrada gracias a la acción del circuito interno. La ECU recepta esta señal
y puede calcular la frecuencia que este sensor provoca.
26
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.
Este sensor posee igualmente tres cables el de alimentación del sensor que
marcará 5V, la conexión a masa que presenta por lo general una tensión
máxima de 0.8 V, y el cable de señal hacia la ECU que marcará una señal
oscilante entre 90 y 160 Hertzios. Podemos realizar las comprobaciones de
este sensor con la ayuda de un multímetro y un osciloscopio y basándonos
en los datos anteriormente citados. Ver figura 14.
27
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.
Figura 15. Sensor de Temperatura de Aire IAT
(Beto Booster, 2006)
28
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.
Una parte del sensor de oxígeno siempre está en contacto con el aire de la
atmósfera, es decir, exterior al tubo de escape, mientras que otra parte de
ella lo estará con los gases de escape producidos por la combustión. El
funcionamiento del sensor sonda lambda se basa en dos electrodos de
platino, uno en la parte en contacto con el aire y otro en contacto con los
gases quemados, separados entre sí por un electrolito de cerámica. Los
iones de oxígeno son recolectados por los electrodos, cada uno de los
electrodos estarán en diferentes lugares, uno al aire atmosférico y otro a los
29
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.
Entre las consecuencias de fallos en las sondas lambda podemos encontrar
el encendido del testigo “Check Engine” en el tablero, un elevado consumo
de combustible, tironeos en la marcha, presencia de carbón en las bujías y
humo.
30
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.
Para realizar mediciones debemos tomar en cuenta si la sonda tiene o no
calefacción. En caso de que no posee calefacción nos veremos obligados a
esperar unos 15 minutos antes de comenzar a realizar cualquier medición
sobre el sensor, ya que no estará operativo hasta no alcanzar la temperatura
31
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.
Figura 17. Sensor de Temperatura del Refrigerante Aire ECT
(Beto Booster, 2006)
32
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.
Con el aumento de temperatura de refrigerante, el sensor entonces
procederá con el motor tibio a entregar un voltaje alrededor de 2,25 V, hasta
alcanzar valores de 0,7 a 1,5 V aproximadamente con el motor totalmente
caliente.
33
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
Hemos visto ya los sensores que componen el sistema de inyección
electrónica MPFI, ahora hablaremos acerca de los actuadores, estos son los
que van a recibir las ordenes de la unidad de control electrónica en base a
las señales recogidas por los sensores, para ejecutar determinadas
acciones. Entre los actuadores que componen un sistema de inyección
34
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)
El inyector es el encargado de pulverizar en forma de aerosol la gasolina
procedente de la línea de presión dentro del conducto de admisión, en
esencia es una refinada electroválvula capaz de abrirse y cerrarse muchos
millones de veces sin escape de combustible y que reacciona muy
rápidamente al pulso eléctrico que la acciona. Los inyectores utilizados se
activan de forma eléctrica; no deberá ser tratada con ningún tipo de líquido
limpiador, ya que podría sufrir daños.
35
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.
El control del vástago o sea el cierre y apertura del mismo se produce
cuando circula corriente por el bobinado y vence la fuerza del resorte que
está en el otro extremo como se muestra en la figura. El momento que la
Ecu hace circular corriente por el bobinado, se genera un campo magnético
lo cual permite que el imán permanente del cual está formado el vástago se
desplace moviendo el resorte y abriendo la válvula. Para el cierre la ECU
deja de enviar corriente por lo tanto se termina el magnetismo y por acción
del resorte el vástago ya sin fuerza vuelve a su posición original.
36
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.
En la actualidad los vehículos resaltan la importancia de eliminar estos
vapores, de allí la incorporación de sensores en diferentes partes de este
circuito. Esto quiere decir que cualquier acción irregular; como olvidar o dejar
flojo el tapón de gasolina, llevará, a un desbalance en la lectura de sensores,
y esto dará como consecuencia, el encendido de la luz Check Engine.
37
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
La ECU se encarga de determinar la cantidad de combustible a ser
dosificado e incluso el tiempo que permanecerán abiertos los inyectores, el
tiempo de encendido y otros parámetros, esto gracias a la información que
38
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.
Componentes como transistores o circuitos integrados, conforman al llamado
circuito de control, los cuales cumplen la función de control a los actuadores.
Para acceder a este circuito de control, dentro de la unidad de control
electrónica, observamos las placas disipadoras de calor, ya que es ahí
donde estará ubicado este circuito, también para identificarlo podemos ver
las pistas de gran tamaño que poseen. El circuito de control maneja
corrientes que suelen alcanzar a los 5 amperios, y voltajes de hasta 400V.
Encontramos también otro circuito en el interior de la ECU, el cual es la parte
39
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.
Adicionalmente a estas funciones, algunos vehículos poseen la capacidad
de controlar el sistema de distribución variable de válvulas, en este caso la
ECU controlará el momento exacto en que las válvulas deberán abrirse, con
el fin de optimizar un mejor llenado y por ende una mayor potencia.
3. CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL
SIMULADOR DIDÁCTICO
40
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
EVAP
KS
TPS
41
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.
Figura 23. Bobina DIS
42
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.
Figura 25. Cable de Bujía
43
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
En esta parte se observa el salto de la chispa de las bujías; para ver el
funcionamiento de las mismas. Ver figura 28 y 29.
44
Figura 28. Bujías
Figura 29. Sistema de Encendido
En el sistema de encendido también encontramos el Swich de encendido el
cual es el encargado de dar la activación del simulador didáctico, ya que es
el que permite el paso de corriente para todos los componentes. Ver figura
30.
45
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.
Figura 31. SWICH de Encendido Conexiones
46
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 33. Instalación de la Unidad de Control ECU
47
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
La ubicación de la ECU en el centro de la maqueta es una forma de
identificar su importancia y su funcionamiento; ya que así apreciamos todo lo
que tiene a su responsabilidad como son los sensores y activación de los
actuadores.
48
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.
Para la instalación del sensor CKP es necesario la instalación de una polea
dentada la cual permite el funcionamiento y simulación del sensor, para esto
se fabricó un tambor metálico con una placa metálica en “L” la cual sujeta a
la polea al simulador didáctico. Ver figura 37.
49
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.
Figura 38. Instalación motor para la polea sensor KS
50
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.
Figura 40. Placa en “L” para los sensores
51
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.
Para esto se utilizó 2 pernos los cuales tienen topes de caucho y en el medio
tuercas para soportar todo el peso de la riel de inyectores.
52
3.3. DIAGRAMA DEL SENSOR ECT
3.4. DIAGRAMA DEL SENSOR MAP
PIN A11
PIN A7
PIN B8
MMaassaa
SSeeññaall MMAAPP
55 VVoollttss
SENSOR
MAP
C
B
A
5 V
R
ECU
VACÍO DEL MOTOR
ECT
Masa
Señal sensor ECT PIN B12 ECM
Señal de Voltaje
(Temperatura)
5V
53
3.5. DIAGRAMA DEL SENSOR DE OXÍGENO
3.6. DIAGRAMA DEL SENSOR TPS
MMaassaa D2
A8
B8
Sensor O2
Señal sensor O2 PIN B11
MMaassaa
ECM
5 V
A C B
5 V
Señal de Voltaje
54
3.7. DIAGRAMA DEL ACTUADOR IAC
3.8. DIAGRAMA DEL SENSOR IAT
D C A B
C9
C8
C6
C5
EECCUU
IAT
Masa
Señal IAT
Señal de Voltaje
(Temperatura)
5V
Masa
55
3.9. DIAGRAMA DEL SENSOR KS
3.10. DIAGRAMA DE LOS INYECTORES
INY 4 INY 3 INY 2 INY 1
C15 C11
15
EECCUU
KS F9
ECU
5V
Señal KS
4. FUNCIONAMIENTO Y PRÁCTICAS
DEL SIMULADOR
56
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.
Mientras la maqueta se encuentra en funcionamiento, podemos nosotros
manipular algunos de los sensores que comprenden este sistema, el ejemplo
más claro y visiblemente más notorio es el del sensor TPS, ya que, en el
instante que movemos la mariposa, estamos simulando una aceleración; es
57
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
El tanque de combustible está ubicado en la parte frontal del simulador y
está compuesto por un polímero transparente el cual resiste al óxido y a la
corrosión. En la parte superior se encuentra el filtro de combustible y la
bomba. Para verificar que no existan fugas se realiza una prueba de
estanqueidad que consiste en llenar el tanque completamente de
combustible verificando que éste no pueda escaparse, dado que el tanque
de combustible por su ubicación y por uso no sufrirá mayor movimiento no
existe riesgo de derrame de combustible, además, debido a que el
combustible no se consume por combustión, no es necesario llenar el tanque
hasta su máxima capacidad ya que el combustible luego de llenar las
probetas retorna hacia el tanque.
58
Caudal
Esta prueba nos indica cuanto combustible envía la bomba, para
comprobarlo se ha colocado un manómetro de presión el mismo se
encuentra instalado en la línea del sistema de alimentación del simulador
didáctico, para verificar que la presión sea la adecuada este debe registrar
45 PSI lo que nos indicara que la presión de caudal en el sistema de
alimentación es correcta.
4.2.2. PRUEBAS DEL SISTEMA ELÉCTRICO
Continuidad
Como la continuidad es la conexión entre dos puntos del circuito, esto se
comprueba con la ayuda de un multímetro, se conecta la punta de prueba en
la entrada de la corriente, y la otra donde se quiere saber si ese punto está
conectado a el primero, si existe continuidad el multímetro lo registrara, se
comienza probando los fusibles que protegen el sistema, luego se continúa
con el cableado que llega y sale de los relés de activación de los diferentes
componentes, posteriormente se chequea los cables que alimentan la
ECU, los sensores y actuadores, los cuales nos indican que pin corresponde
a cada cable.
Voltaje
Con la fuente encendida y con el switch de encendido en posición ON, se
verifica directamente el voltaje del simulador didáctico gracias a que la
fuente posee un medidor de voltaje ubicado en la esquina superior izquierda,
esto quiere decir que su funcionamiento debe macar 12 voltios.
59
4.3. PRUEBAS EN SENSORES Y ACTUADORES
4.3.1. SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN
Está compuesto de tres conexiones, una de masa, una corriente de
alimentación, y otra de señal de salida. La tensión de masa no debe superar
los 0.08 V, el voltaje de alimentación del sensor es de 5V mientras que la
señal varía entre los 0.79 y 2.7 V.
Diagnóstico
Calibración del sensor y su desempeño se comprueba aplicando diferentes
presiones y comparando la caída de voltaje contra la especificación. A mayor
presión mayor es el voltaje de salida.
El funcionamiento y la calibración del sensor se verifican exponiéndolo a
diferentes presiones, a la vez que se lo compara con las especificaciones
dadas por el fabricante ya que a mayor presión mayor es el voltaje de salida.
Ver tabla 1.
Tabla 1. Especificación sensor MAP (Chevrolet, 2000)
Presión
(kPa)
Voltaje de Salida
(V)
13.3 0.3-0.5
26.7 0.7-0.9
40.0 1.1-1.3
66.7 1.9-2.1
60
4.3.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AIRE
El sensor de temperatura es un termistor que en ocasiones viene integrado
con el sensor MAP, este sensor cuenta con 2 cables, uno de tierra y otro de
señal con un voltaje de 5 volts. Prácticamente funciona igual que el sensor
de temperatura de anticongelante ya que cuenta con un coeficiente negativo.
La resistencia del sensor IAT es de 100KΩ aproximadamente cuando la
variable medida (el aire) está a 10°C y toma el valor de 70Ω cuando el aire
se encuentra a 130°C, esto quiere decir que a medida que aumenta la
temperatura la resistencia interna del transductor que se encuentra en el
interior del sensor disminuirá y por lo tanto habrá un voltaje inferior entre el
voltaje y la caída de tensión provocada por la disminución de la resistencia
del sensor.
Diagnóstico
Revisión visual del sensor para comprobar que no existan imperfectos en las
partes del sensor o residuos que afecten su funcionamiento.
El funcionamiento y la calibración del sensor se lo comprueba exponiéndolo
a diferentes temperaturas de aire, a la vez que se lo compara con las
especificaciones de resistencia. Ver tabla 2.
Tabla 2. Especificación sensor IAT (Chevrolet, 2000)
Temperatura
(°C)
Resistencia
(kΩ)
-20 13.6 – 18.4
0 6.71 – 7.25
20 2.21 – 2.69
40 1.07 - 1.37
60 0.49 – 0.66
61
4.3.3. SENSOR DE MARIPOSA DE ACELERACIÓN
Su función radica en registrar la posición de la mariposa enviando la
información hacia la unidad de control. Consiste en una resistencia variable
lineal alimentada con una tensión que varía la resistencia proporcionalmente
con respecto al efecto causado por esa señal. Tiene tres conexiones, una de
corriente negativa, una tensión de alimentación, y otra de señal de salida. La
tensión de masa no debe ser mayor a 0.05 V, el voltaje de alimentación del
sensor es de 5V, mientras que la señal varía entre los 0.5 y 5.0 V.
Diagnóstico
Se realiza un pequeño giro al sensor y se comprueba que este regrese a su
posición original, se debe comprobar que no existan impurezas que afecten
su funcionamiento.
Con el interruptor del sistema en posición de encendido se verifica que:
No existan problemas en el cableado de la conexión a masa
Verificar que el voltaje de alimentación que llega hacia el sensor sea el
correcto.
Para diagnosticar el correcto funcionamiento del sensor se gira la pista que
se encuentra sobre el resistor y observando que en la variación de voltaje no
existan saltos o interrupciones bruscas, a la par se comparan los valores
dados con las especificaciones del fabricante. Ver tabla 3.
Tabla 3. Especificación sensor TPS (Chevrolet, 2000)
Ángulo de la
mariposa
Voltaje de Salida
(V)
Mariposa Cerrada 0.3 – 0.8
Mariposa Abierta Min. 5.0
62
4.3.4. SENSOR DE TEMPERATURA DEL LÍQUIDO REFRIGERANTE
El sensor ECT es un termistor (una resistencia que cambia con respecto a la
temperatura). Entre más se calienta el sensor menor es su resistencia.
Cuenta con dos líneas, una de tierra que normalmente es igual a tierra física
y la otra la cual es señal, esta línea de señal se compone del voltaje que la
computadora envía al sensor normalmente de 5 volts, este voltaje será
manipulado por la resistencia interna del sensor el voltaje resultante será la
interpretación de la señal. En el interior del sensor existe un elemento
transductor el cual varía su resistencia de acuerdo a la temperatura, este
puede variar entre 350 Ω y 100 KΩ.
Diagnóstico
Se realiza una revisión que el arnés no presente oxidación, no esté
quebrado o sulfatado. Que los cables del sensor a la computadora no estén
dañados. Que no existan depósitos densos en la punta del sensor que
puedan causar una mala señal.
El funcionamiento del sensor se lo comprueba exponiéndolo a
diferentes temperaturas, a la vez que se lo compara con las
especificaciones de resistencia del fabricante. Ver tabla 4.
Tabla 4. Especificación sensor ECT (Chevrolet, 2000)
Temperatura
(°C)
Resistencia (kΩ)
-40 42.09
-20 13.04 - 15.93
0 6.89
20 2.18 - 2.65
40 1.19
60 0.62
63
4.3.5. SENSOR DE OXÍGENO DE GASES DE ESCAPE
Los sensores de oxígeno son fundamentalmente generadores químicos.
Ellos trabajan midiendo constantemente el contenido de oxígeno en el
interior del colector de escape y compararlo con el aire fuera del motor. Si
esta comparación se muestra poco o nada de oxígeno en el colector de
escape, se genera una corriente. Tiene cuatro conexiones, dos de ellas son
de la resistencia calefactora que tiene en su interior cuya tensión es de 12 V,
otra es de masa y la última es la señal que fluctúa entre 0.0 y 1.0 V.
Diagnóstico
Realizando una revisión visual verificamos que los cables del sensor a la
computadora no estén dañados a igual que los del sensor; no existan
interrupciones o fallas en el cableado de la conexión a masa del sensor. El
voltaje de alimentación que llega hacia el calefactor del sensor sea de 12V.
La verificación del funcionamiento del sensor se lo realiza en dos formas, la
primera consiste en comprobar que la resistencia en su interior se caliente,
esto se lo hace a simple tacto usando equipo de protección para evitar
quemaduras, en la segunda etapa se lo expone a gases de escape y se
compara con las especificaciones del fabricante. Ver tabla 5.
Tabla 5. Especificaciones sensor O2 (Chevrolet, 2000)
Relación A/F
Voltaje de salida
(V)
Rico 0.6 - 1.0
Pobre 0 - 0.5
64
4.3.6. SENSOR DE POSICIÓN DEL CIGÜEÑAL
El sensor CKP es un dispositivo de efecto Hall que registra la velocidad del
motor y la posición del cigüeñal; tiene un cable de corriente negativa de
masa y una señal que se utiliza para detectar la posición del pistón y que
la ECU utiliza para controlar la inyección de combustible.
Diagnóstico
Revisar la ubicación del sensor sea la adecuada y que no interfiera ningún
elemento en el cableado de la conexión a masa del sensor.
La calibración y el funcionamiento del sensor se comprueban sometiéndolo
al giro de una rueda dentada que tenga un faltante de uno o dos dientes, se
verifica que genere una señal analógica de 5V y que en su faltante exista
una caída de voltaje.
4.3.7. INYECTORES
Utiliza un fluido a alta presión que sale por una boquilla a alta velocidad y
baja presión convirtiendo su energía potencial en energía cinética; son
comandados con una conexión a masa, donde un transistor manejado por la
ECU es utilizado para cerrar el circuito a tierra y así accionar la bobina de los
inyectores permitiendo que estos se abran.
Diagnóstico eléctrico
La verificación de la resistencia se realiza con el multímetro en la función de
resistencia y evaluamos sus valores, verificamos que los resultados cumplan
con las especificaciones dadas por el fabricante. Ver tabla 6.
Tabla 6. Especificación de Inyectores (Chevrolet, 2000)
Elemento Especificación
Resistencia de la bobina kΩ 14.7 – 16.2 kΩ (20°C)
65
Prueba de estanqueidad.
Esta prueba se la realiza para verificar el correcto sellado del inyector
cuando es sometido a presión y no es activado de ninguna manera, para
esta prueba se eleva la presión del riel en el banco, y no se activa el
inyector. Si el inyector empieza a gotear, esto nos indica que existe una fuga
en la válvula del mismo ya que debe existir un sellado perfecto en el mismo.
Ver figura 41.
Figura 41. Estanqueidad
(Diagnostic, 2008)
Prueba de Atomización
Esta prueba se la realiza para verificar la correcta atomización de cada uno
de los inyectores, verificando que el abanico de inyección sea de todos los
inyectores iguales y que no exista goteo en medio del abanico. En la imagen
inferior se muestra como se debe presentar una evaluación visual de un
abanico de inyección correcto. Ver figura 42.
Figura 42. Atomización
(Cise Electronics, 2011)
66
4.3.8. BOBINAS DE ENCENDIDO
La bobina del encendido es un dispositivo de inducción electromagnética o
inductor, que forma parte del encendido del motor de combustión interna.
Cuenta con dos conexiones para el primario: una de alimentación positiva
desde el contacto de encendido del motor, y una de negativo al dispositivo
de interrupción cíclica del primario. El secundario cuenta con una conexión a
masa, y otra de salida de alta tensión hacia la bujía o en su caso hacia el
distribuidor.
Diagnóstico
Resistencia al primario: Con un medidor de resistencias (óhmetro) medir la
resistencia entre el polo positivo y el negativo. Dependerá del tipo de bobina,
por lo que el intervalo correcto debe ser según el detallado por el fabricante.
Ver tabla 7.
Tabla 7. Especificación de bobina (Chevrolet, 2000)
Elementos Resistencia
Bobina
primaria
0.59 Ω ±10%
(20°C)
Resistencia del secundario: Al igual que en el caso anterior, se mide la
resistencia, pero ahora del circuito secundario. Para ello se debe medir entre
el positivo y la salida de alta tensión que va hacia el distribuidor de
encendido.
Voltaje de la llegada de la bobina: Con un voltímetro, hay que comprobar la
diferencia de potencial entre el polo positivo de la bobina y masa entre el
polo positivo del resistor y masa. El voltaje debe situarse en valores
aproximados de doce voltios.
67
4.3.9. VÁLVULA DE CONTROL DE AIRE RALENTÍ
La válvula IAC (Idle Air Control) se encarga de proporcionar el aire necesario
para el funcionamiento en marcha lenta. Estando el motor en marcha lenta,
la cantidad de aire que pasa por la mariposa de aceleración es muy poco y
la válvula IAC proporciona el resto del aire por un conducto.
Consta de tres conexiones, una alimentación cuya tensión es de 12 V y que
es compartida por ambas bobinas, además tiene dos señales negativas
de activación, una de abrir y otra de cerrar. Los terminales conectados al
ECU controlan al IAC dependiendo de la cantidad de aire que necesite para
la marcha lenta aumentando o restringiendo el flujo del aire. Los
embobinados del motor de la IAC no deben tener menos de 20 Ohmios.
Diagnóstico
Se comienza con una limpieza y calibración de la válvula IAC comprobando
que no existan impurezas dentro de su cámara que afecten su normal
funcionamiento.
Cuando limpie la válvula IAC, realice ésta operación como se muestra en el
gráfico, no la limpie con la punta hacia arriba porque si la voltea le entra
líquido y se deteriora en poco tiempo. También mida la altura máxima y
ajústela aplicando presión con el dedo en la punta en caso que tenga mayor
altura.
Figura 43. Calibración y limpieza válvula IAC
(Diagnostic, 2008)
68
La verificación de la resistencia se las debe realizar en cada una de las
bobinas, con la ayuda de un multímetro en la función de resistencia
evaluamos su valores, verificamos que los resultados cumplan con las
especificaciones dadas por del fabricante. Ver tabla 8.
Tabla 8. Especificación de la IAC (Chevrolet, 2000)
Elementos
Especificación
Resistencia de la bobina
cierre kΩ
13.6 - 15.9 kΩ
(20°C)
Resistencia de la bobina
apertura kΩ
10.9 - 11.9 kΩ
(20°C)
4.3.10. BOMBA DE COMBUSTIBLE
La necesidad de realizar las pruebas de presión es que la bomba de
combustible tenga una suficiente fuerza para las necesidades del motor y
que tenga un buen funcionamiento ya que de no ser así el vehículo no
trabajaría de forma correcta y en ocasiones el vehículo no encendería. La
bomba eléctrica nos sirve para enviar el combustible a presión hacia el
cuerpo de inyección pasando primeramente por las líneas de combustible,
esta bomba funciona por medio de una corriente de 12 volts, la cual es
activada al poner el switch de ignición.
Diagnóstico
En el riel de inyectores (MPFI) la presión deberá ser constante y manejando
una lectura de 35-40 psi.
69
4.4. ELABORACIÓN DEL MANUAL DE PRÁCTICAS
Los manuales de prácticas pretenden informar y guiar las dudas más
recurrentes de los estudiantes así mismo son de ayuda para que puedan
aprender y entender el funcionamiento del sistema de inyección
electrónica de un vehículo de una manera didáctica.
Adicional este manual consta con información sobre las ventajas que
representa la inyección electrónica, además se podrá analizar todos los
componentes que la conforman, como el funcionamiento de la unidad de
control electrónica, los sensores, los actuadores y demás elementos
involucrados dentro del funcionamiento del sistema.
4.4.1. OBJETIVOS DEL MANUAL DE PRÁCTICAS
Visualizar, reconocer, comprender y analizar el funcionamiento del sistema
de inyección electrónica y brindar un soporte técnico practico tanto al
profesor como al alumno en el proceso de aprendizaje.
Complementar el conocimiento teórico del funcionamiento practico
interactuando con el estudiante hacia la parte experimental para que este
pueda conocer cada componente involucrado en un sistema de
inyección electrónica.
4.4.2. INFORMACIÓN GENERAL
Revisar las conexiones de energía que alimentan al funcionamiento del
simulador se encuentre en perfecto estado.
Supervisar que el simulador de inyección no tenga fugas ni conexiones
averiadas, para tener un buen funcionamiento.
70
El simulador debe tener un mantenimiento correcto siguiendo las
recomendaciones y la tabla de mantenimiento; así lograr un óptimo
rendimiento.
4.4.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES
Dimensiones de la maqueta
A
B
B
Figura 44. Dimensiones del simulador
A: 1.60 m B: 1.20 m Peso Equipamiento estándar: 38 kg Volúmenes de líquidos Depósito de combustible: 1 galón (5 litros) Probetas: 100 ml Motor Tipo: Eléctrico A/C 110V / 100W Velocidad del motor: 0- 2000 RPM
RIEL DE INYECTORES
DEPOSITO DE
COMBUSTIBLE
CUERPO DE
ACELERACION
BOBINA
DIS
IAC
MAP
ECU
POLEA CKP
FUSIBLERA
IAT
ECT O2
EVAP
KS
TPS
71
Sistema de Inyección Tipo: MPFI 1.6 Fabricante: Chevrolet
4.4.4. INFORMACIÓN DE SEGURIDAD
Las instrucciones de seguridad, manejo y mantenimiento del simulador se
las debe leer y capacitar antes de empezar a utilizarlo.
Respetar las señales de advertencia e instrucciones de seguridad.
Se recomienda el ilustrar y capacitar a los operarios en la
manipulación y mantenimiento del módulo como indica el manual de
instrucciones.
Sustituya los componentes averiados o que su tiempo de uso expiro.
Recomendamos la revisión completa del simulador desde el sistema de
alimentación para su buen funcionamiento.
4.4.5. SEÑALIZACIÓN
Adhesivos de seguridad
Asegúrese siempre de que todos los adhesivos de seguridad estén
visibles y en los lugares ya designados estratégicamente.
Niveles de peligro
PELIGRO
Peligros inmediatos que provocan graves lesiones.
Peligro: Superficies calientes en el sensor de oxígeno. Ver figura 45.
72
Figura 45. Peligro Caliente
(weneedsings.com, 2013)
Peligro: Alta descarga en electrodo de bujías. Ver figura 46
Figura 46. Peligro Alto Voltaje
(weneedsings.com, 2013)
Peligro: Corte en el giro de la polea del cigüeñal. Acudir a manual de
instrucciones. Ver figura 47.
Figura 47. Peligro Corte
(weneedsings.com, 2013)
73
ATENCIÓN O INFORMACIÓN
Atención: Acudir al manual antes de realizar alguna práctica. Ver figura 48.
Figura 48. Atención refiérase al manual
(weneedsings.com, 2013)
4.5. PRÁCTICAS EN EL SIMULADOR E INSTRUCCIONES DE
OPERACIÓN DEL MÓDULO
Para que el simulador sea de un uso más didáctico a parte de mostrar el
funcionamiento del sistema MPFI, se han realizado las guías prácticas.
Se recomienda que para cumplir con el objetivo de cada una de las
prácticas, seguir los pasos indicados detallada y ordenadamente. Así como
también ayudarse de los diagramas de conexiones que se encuentran
detallados en los anexos.
4.5.1. DE ENCENDIDO
Conocer e identificar las conexiones de energía y alimentación para
asegurar mejores prestaciones.
Comprobar que todas las conexiones eléctricas no tengan averías y que su
funcionamiento sea el correcto, observe que el módulo esté instalado
adecuadamente, que se le dé un correcto uso y mantenimiento.
ATENCIÓN: Para el traslado o movimiento del módulo recoger la extensión
eléctrica y colocarla en el interior del simulador adicional el tanque de
combustible debe estar vacío, luego de escoger un lugar adecuado en el
que el módulo no sufra movimientos, se procede a llenar el tanque. Cuando
el módulo esté en operación, este no debe ser movido o trasladado.
74
Pasos para el encendido del sistema
1. Revisar que los terminales de la fuente de energía se encuentren bien
sujetos y en los puntos correctos.
2. Presionar el interruptor de la fuente energía en posición de encendido.
3. Observar que la luz del interruptor del sistema se encienda.
4. En caso de observar alguna anomalía apague el sistema
4.5.2. DE MANEJO
ATENCIÓN: El motor no debe estar acelerado a fondo mucho tiempo ya que
al ser motor eléctrico puede sufrir un recalentamiento y esto puede afectar
su funcionamiento.
1. Una vez que el sistema está encendido procedemos a presionar el
pedal de aceleración.
2. Observar que la rueda dentada empiece a girar.
3. Una vez que la rueda esté girando observar que el sistema empiece a
inyectar combustible y a generar chispa en las bujías.
4. Con el sistema funcionando y con la ayuda de instrumentos de
diagnóstico realizar cualquier medición necesaria, sea está en sus
sensores o en sus actuadores.
75
4.5.3. DE MANTENIMIENTO
Tabla 9. Mantenimiento del módulo
Guía de Mantenimiento del Simulador
Cronograma Actividad
10 HORAS Revisión de fugas de combustible y de conexiones
eléctricas.
20 HORAS Revisión presión de combustible y fugas.
50 HORAS Revisión de apriete de terminales y conexiones electicas.
Inspección de fusibles y relés
100 HORAS Reajuste de todas las conexiones eléctricas y sockets.
200 HORAS Limpieza cuerpo aceleración y tanque de combustible.
Revisión del estado del filtro de combustible
500 HORAS Comprobación del estado del motor eléctrico. Revisión del
estado de mangueras.
ATENCIÓN En todos los mantenimientos se debe realizar la revisión de fugas y de terminales eléctricos que se encuentren en buen
estado.
76
4.6. INSTRUMENTOS DE DIAGNÓSTICO
Los instrumentos de diagnóstico se utilizan para controlar o detectar fallas en
el funcionamiento de los sistemas de inyección electrónica, poniendo de
manifiesto las posibles averías de manera que se pueda diagnosticar de una
forma rápida y con exactitud la causa de falla, para su reparación o cambio
correspondiente.
4.6.1. MULTÍMETRO
El multímetro es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente
magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o
pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden
realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida
cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los
digitales. Ver figura 49.
Figura 49. Multímetro
(Diagnostic, 2008)
77
4.6.2. OSCILOSCOPIO
Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la
representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo.
Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador
de espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de
coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal)
representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así
obtenida se denomina oscilograma.
Es un instrumento de diagnóstico usado en el campo de la electrónica, nos
permite un control visual del ciclo completo de funcionamiento de un circuito.
Figura 50. Osciloscopio
(Diagnostic, 2008)
78
Practica N°:
Facultad:
Materia:
Nombre:
Fecha:
Tema:
Actividad:
Objetivos:
Tiempo:
Equipos:
4. Realizar un informe.
5. Sacar conclusiones.
3. Describir las mediciones que se pueden realizar en el
2. Investigar y experimentar las funciones que realiza cada
instrumento de diagnostico.
simulador.
continuidad y tensión.
1. Investigar y discutir sobre los conceptos de resistencia,
Introducción de la Electrónica
Investigación, estudio y análisis
• Estudiar las unidades de medida
• Utilizar los instrumentos de diagnóstico
• Comprender los conceptos de tensión,
resistencia y continuidad.
30 a 40 minutos
Osciloscopio, multímetro
ACTIVIDADES
4.7. GUÍAS PRÁCTICA
79
Practica N°:
Facultad:
Materia:
Nombre:
Fecha:
Tema:
Actividad:
Objetivos:
Tiempo:
Equipos:
Utilizar el manual de prácticas como herramienta de ayuda.
4. Realizar un informe y una exposición correspondiente.
5. Sacar conclusiones.
1. Investigar y discutir sobre el funcionamiento del sistema de
inyección electrónica.
2. Investigar y discutir las funciones que realiza cada componente
del sistema de inyección.
3. Describir los conectores y la función que tiene cada cable.
ACTIVIDADES
Inducción a la Inyección Electrónica
Análisis, investigación y estudio
• Describir las partes del sistema.
• Indentificar los componentes y su función.
• Comprender los conceptos y principio de
funcionamiento de la inyección electrónica
30 a 40 minutos
Guía de prácticas
80
Practica N°:
Facultad:
Materia:
Nombre:
Fecha:
Tema:
Actividad:
Objetivos:
Tiempo:
Equipos:
de los sensores e investigar las posibles fallas.
4. Realizar un informe, una tabla de datos obtenidos.
5. Plantear conclusiones.
1. Investigar y discutir sobre la función y el funcionamiento de los
sensores.
2. Discutir acerca las mediciones que se pueden realizar en los
sensores.
3. Realizar pruebas con el múltimetro y osciloscopio en cada uno
ACTIVIDADES
Funcionamiento de los sensores y actuadores
Comprobación, estudio y análisis
• Identificar Sensores y actuadores
• Realizar pruebas eléctricas y electrónicas en
los sensores.
• Verificar el correcto funcionamiento de
los sensores.
60 minutos
Osciloscopio, multímetro
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
81
5.1. CONCLUSIONES
Mediante la elaboración de este proyecto se logró conocer los
fundamentos y principios de la electricidad y electrónica automotriz, los
cuales son de suma importancia para la comprensión del funcionamiento
de un motor a inyección electrónica en el cual está basado el simulador
didáctico.
Durante la construcción del simulador didáctico se conoció y comprendió
el funcionamiento detallado de cada uno de los elementos que
componen un sistema de inyección electrónica M.P.F.I.
Con la conclusión en el armado del simulador y su implementación en la
Universidad, los estudiantes y profesores podrán realizar prácticas sobre
el funcionamiento de un sistema de inyección electrónica M.P.F.I. ciclo
Otto, con combustible a gasolina.
Durante el proceso de diseño y construcción del proyecto se logró
consolidar los conocimientos teóricos que fueron impartidos en la carrera
de Ingeniería Automotriz asignatura de autotrónica.
El proyecto permite convertir en un aporte tanto para los alumnos como
para los docentes de la Universidad Tecnológica Equinoccial mediante
su aplicación como herramienta didáctica y de investigación en el campo
de la inyección electrónica automotriz.
La principal contribución para la elaboración de simulador es el sistema
de inyección de un Chevrolet Corsa, ya que cumplía con las
especificaciones requeridas para que sea de uso didáctico y sea de
aporte en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
82
El simulador permite al estudiante con la ayuda de un multímetro tomar
las mediciones de los elementos y compararlas con los valores
detallados en la guías de práctica.
Se cumplió con el objetivo general planteado al inicio de este proyecto el
cual consistía en diseñar e implementar un tablero didáctico para la
simulación de un sistema de inyección electrónica a gasolina M.P.F.I.
83
5.2. RECOMENDACIONES
El simulador didáctico está conformado por varios sistemas lo cual por
su funcionamiento puede generar riesgos de accidentes para lo cual se
recomienda tomar las medidas adecuadas para evitar lesiones.
Es recomendable verificar la carga de la batería y el nivel de combustible
en el tanque, esto para el correcto funcionamiento del equipo y evitar
daños a la bomba de combustible.
Al encender el equipo, se recomienda verificar que no existan objetos
cerca a la polea del cigüeñal, ya que al encender esta empezará a girar.
De igual manera es recomendable no intentar tocar dicha polea.
Controlar el tiempo de funcionamiento del equipo, ya que como se
explico, el movimiento de la polea es por medio del accionamiento de un
motor. Entonces el tiempo de funcionamiento deberá ser máximo de
entre 20 y 25 minutos, y permitir un descanso al equipo por un lapso de
10 minutos.
Verificar el estado del filtro de combustible y el estado de las mangueras.
De ser necesario el reemplazo de uno de ellos se deberá cambiar por
uno de las mismas características.
GLOSARIO DE TÉRMINOS CKP: Sensor de posición del cigüeñal. ECT: Sensor de temperatura del refrigerante del motor. ECU: Unidad de control del motor. IAC: Válvula de control del aire de ralentí. IAT: Sensor de temperatura del aire de admisión. MAP: Sensor de presión absoluta del múltiple de admisión. MPFI: Sistema de inyección multipunto. NTC: Termistor de coeficiente de temperatura negativo. O2: Sensor de oxígeno. TPS: Sensor de posición de aleta de aceleración. RAM: Memoria de acceso aleatorio. ROM: Memoria de solo lectura. COP: Bobina de encendido independiente. IGBT: Transistor bipolar de puerta aislada.
BIBLIOGRAFÍA
Cice Electronics. (2011). Seminario Control Electrónico del Motor (Lección 1).
Buenos Aires-Argentina: Cice Electronics Corp.
Efrén Coello Serrano. (2005). Sistema de Inyección Electrónica de Gasolina.
Quito-Ecuador: Editorial América
Alonso José Manuel. (1998). Técnicas del Automóvil. Inyección de gasolina y
dispositivos anticontaminación. España Ed. Paraninfo.
Munch, L., & Ángeles, E. (1996). Métodos y Técnicas de Investigación.
México: Trillas.
Danae. (1974). Enciclopedia de la ciencia y de la técnica. 1974, Barcelona,
España. Tomo (1, 2, 3, 4, 5,6. Segunda edición).
CULTURAL S.A. (2005), Manual de Automóvil. Ed, Cultural; Madrid, España
GERSCHLER Y Otros (1985); Tecnología del Automóvil 2; versión española
de la 20ª edición alemana; Barcelona, España. Ed. Reverté.
M. STUBBLEFIELD (2000), Manual de electricidad Automotriz básica
Haynes. Ed Haynes, edición 2000.
MD COMUNICACIÓN. (2006) Electrónica y electricidad Automotriz Vol. 1.
Ed. México Digital Comunicación
NEGRI. (1998), Manual de inyección electrónica; edición español.
ANEXOS
Vista frontal del simulador.
Vista posterior del simulador.
Vista lateral del simulador.
